اولین پوشش پلیمری و نانوذرات برای مقاوم‌سازی سازه

گروه بین‌الملل- اکثر محققان بر این باورند که افزایش مقاومت و ماندگاری سازه در افزایش طول عمر ساختمان بسیار موثر است.

هم‌اکنون پژوهشگران امریکایی با استفاده از نانوذرات اکسید روی، پوشش اپکسی پلی‌آمیدی تولید کرده‌اند که طول‌‌عمر سازه‌های فلزی، استیل و آلومینیومی ساختمان را افزایش می‌دهد و از خواص بهبود‌یافته ضدخوردگی و فیزیکی- مکانیکی برخوردار است. پوشش اِپُکسی (epoxy) یک پوشش آلی مفید است که از سازه و اسکلت ساختمان در برابر عوامل خورنده محیط محافظت می‌کند. البته باید یادآور شد به مرور زمان احتمال نفوذ آلاینده‌ها به این پوشش‌های پلیمری وجود دارد که استفاده از نانوذرات روی برای جلوگیری از این اتفاق موثر خواهد بود.

کارشناسان صنعت ساختمان امریکا معتقدند که سالانه حجم قابل‌توجهی از خسارت‌های وارده به ساختمان مربوط به خوردگی سازه و اسکلت آن می‌شود. این مسئله باعث می شود که در مدت زمان کوتاهی، ساختمان به تخریب یا نوسازی نیاز پیدا کند.

طی تحقیقات انجام شده، پوشش پلیمری با ترکیبی از ذرات نانو مفیدترین ترکیب برای جلوگیری از خوردگی سازه است که به‌طور تقریبی طول‌عمر سازه را تا بیش از ۴۰ درصد افزایش می‌دهد. نانوذرات سطح تماس بسیار بالایی دارند و از این‌رو نفوذ عوامل خورنده به داخل پوشش اِپُکسی را سخت می‌کنند و قابلیت این پوشش را بهبود می‌بخشند. در واقع نانوذرات اکسید روی در مواجهه با ذرات پلیمر اِپُکسی یک سد فیزیکی بر سطح سازه یا اسکلت آهنی ساختمان به‌وجود می‌آورند که در برابر عوامل خورنده به درون پوشش ایستادگی می‌کنند. بنابراین زمان رسیدن این عوامل خورنده و آلاینده‌های محیط به داخل سازه طولانی‌تر شده و طول‌عمر ساختمان افزایش پیدا می‌کند. همچنین تخریب در برابر آب و رطوبت از جمله مهم‌ترین عوامل خورنده سازه و نشست ساختمان به‌شمار می‌رود که این فناوری جدید پلیمری راه‌حل جدیدی را برای رفع آن ارائه داده است.

نانوذرات اکسیدروی در کنار ترکیبات پلیمری اِپُکسی و پلی‌اتیلن صنعتی با کاهش و افزایش چگالی به ترتیب خاصیت شیمیایی و فیزیکی به‌دست می‌آورند که این خواص، مقاومت یونی و تخریب هیدرولیتیکی (تخریب در برابر آب) اسکلت ساختمان را دوچندان می‌کنند. این در حالی است که این مکانیزم از ایجاد شکنندگی و شکاف درونی و سطحی در روکش ساختمان و آسیب دیدگی نمای خارجی آن جلوگیری می‌کند.

;

ساخت فرمولاسیون پوشش‌های پلیمری مقاوم‌سازی سازه

برای ساخت فرمولاسیون پوشش‌های اِپُکسی پلی‌آمیدی از درصدهای متفاوت نانوذرات اکسید روی استفاده شده و سپس با کاربرد پوشش‌های نانوکامپوزیتی بر روی بدنه سازه، نمونه‌های خام آن به‌دست می آید. در واقع پوشش‌های نانوکامپوزیتی از قبل آماده می‌شوند و سپس سطح خارجی سازه یا اسکلت آهنی و فولادی ساختمان را می‌پوشانند. هر یک از نمونه‌ها در کوره و در دما و زمان‌ مشخص پخته می‌شود که در نهایت پوشش‌های حاصله با آزمایشات گوناگون، خواص فیزیکی و مکانیکی خود را به‌دست می‌آورند. هر یک از این خواص دقیقا با توجه به نوع سازه، تعداد طبقات ساختمان، شرایط آب و هوایی مکان احداث و نوع مصالح و تجهیزات به کار رفته تعیین شده و برای پروژه‌های مرتبط مورد استفاده قرار می‌گیرد.

گروه پژوهشگران این طرح اعلام کردند که آزمون‌های EIS برای ارزیابی خواص ضدخوردگی، FT-IR برای ارزیابی مقاومت در برابر تخریب هیدرولیتیک، آزمون AFM برای ارزیابی چگونگی پخش نانوذرات و آزمون‌های DMTA و DSC به منظور ارزیابی خواص فیزیکی- مکانیکی پوشش‌های به‌دست آمده صورت گرفته است. نتایج به‌دست آمده از این آزمایشات اثر نانوذرات اکسیدروی را بر فرآیند پخت کوره‌ای پوشش اِپُکسی مشخص می‌کند که با کسب این نتایج می‌توان پوشش‌های ترکیبی پلیمری و نانوذراتی با مقاومت و ظرفیت‌های متفاوت تولید کرد.

کاهش هزینه‌های مقاوم‌سازی سازه از دیگر مزیت‌های کاربرد این پوشش پلیمری است. چرا که فرآیند پخت و تولید پوشش هزینه کمتری از تخریب و یا اجرای طرح نوسازی بافت‌های فرسوده دارد و در عین حال از عوامل زیست‌محیطی نیز حفاظت می‌کند. ترکیبات پلیمری به همراه نانوذرات اکسیدروی سازگاری بالایی با محیط‌زیست داشته و اجازه نفوذ آلاینده‌های مضر به بدنه داخلی ساختمان یا تجمع آنها در محیط اطراف را نمی‌دهند.

از دیگر قابلیت‌های مقاوم‌سازی سازه با پوشش‌های اِپُکسی و نانوذرات اکسیدروی، حفظ رنگ نمای خارجی ساختمان و جلوگیری از کدر شدن و ترک‌خوردگی سطح آن خواهد بود. باید به این نکته توجه داشت که نمی‌توان از نانوذرات با درصدهای سنگین و بالا در پوشش‌های اِپُکسی پلی‌آمیدی استفاده کرد، زیرا سبب کاهش خاصیت ضدخوردگی و فیزیکی- مکانیکی پوشش می‌شود. در واقع پخش ذرات نانواکسید روی بر پوشش‌های اِپُکسی باید کاملا منظم و در یک سطح صورت گیرد.

;