مطالب کاربردی
NANO TECHNOLOGY WATER PROOFING
عایق نانو عایقی است ضد آب بر پایه ساختار شیمیایی ارگانوسیلان که دوستار طبیعت و قابل حل در آب است.
این عایق جهت ساختمان های نوساز و قدیمی ساخته شده است و عملکرد آن بصورت جذبی انجام میگیرد.این عایق قادر است به ریزترین منافذ جسم مورد نظر نفوذ کرده ( ذرات ۵ الی ۲۰۰ نانومتر ) ولایه ای پوششی را در خود جسم در برابر نفوذ آب ایجاد کند،کاری که سایر مواد متشابه قادر به انجام آن نیستند.
از خصوصیات این عایق می توان : محافظت ساختمان ( نما – دیوار – کف – سقف ) در برابر انواع قارچ ها ، کپک ها ،آلودگی ها، فرسودگی زود هنگام ،ورقه ورقه شدن ،پوسته شدن ،محافظت دز برابر نمک ها و مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش خورشید نام برد .
چگونه عایق نانو در برابر اشعه فرابنفش پایدار است و دیگر مواد پلیمری اینگونه نیستند؟
پلیمرها خوشه‌هایی را در محلول و امولسیون تشکیل می‌دهند. هنگامیکه این پلیمرها غشایی در سطح سوبسترا تشکیل می‌دهند، خوشه‌های مولکولی پلیمری به ناچار به سطح متصل می‌شوند. سپس به علت گرما و رطوبتی که پلیمر در معرض آن است دچار تنش برشی نیز می‌شوند و در نتیجه نیروهای همچسبی ضعیف‌تر می‌شوند. علاوه بر این، پلیمرها ویسکوالاستیک هستند، بدین معنی که دائماً در جهتی حرکت دارند که به ساختار پایدار ترمودینامیکی برسند. در چنین شرایطی پیوندهای مولکولی ضعیف می‌شوند و ممکن است اشعه فرابنفش که منبعی پر انرژی است به شبکه پلیمری حمله کند و رادیکال‌های آزاد ایجاد نماید. رادیکال‌های آزاد مراکز واکنش‌پذیر مولکول‌ها می‌باشند و به راحتی با اکسیژن واکنش می‌دهند (اکسیداسیون) و در نهایت باعث تجزیه مولکول می‌شوند. عایق نانو ماده‌ای مونوموریک می‌باشد که چندین میلیمتر به داخل هسته سوبسترا نفوذ می‌کند. نتایج ۲۰۰۰ساعت آزمایش با اشعه فرابنفش (nm310، ev/m2 0.55، که مخربترین میزان اشعه فرابنفش است) برای سوبستراهای تحت تاثیر عایق نانو نشان داد که این ماده بسیار با ثبات است و تغییر شیمیایی ندارد. علاوه براین به علت رفتار نفوذی عایق نانو ، سطوح داخلی سوبسترا که در معرض اشعه فرابنفش قرار دارند نیز به شدت دافع آب می‌باشند و بخش زیادی از ساختار سوبسترا را محافظت می‌کنند.
آیا می‌توان عایق نانو را روی سطح سیمانی رنگ شده استفاده کرد؟ چرا؟
بله، استفاده از عایق نانو در این نوع سطوح مناسب است. رنگهای سیمانی با پایه آب منافذ را باز نگه می‌دارند و به عایق نانو اجازه پیوند می‌دهند. عایق نانو به علت نفوذ عمقی آن به سطح محافظت طولانی مدت ایجاد می‌کند. سطح برای مدت زیادی (بیش از ۱۵سال) تمیز و سالم باقی می‌ماند.
آیا می‌توان از عایق نانو بر روی گچ استفاده کرد؟
بله، سطح گچ مانند سطح سیمان می‌تواند با عایق نانو پیوند دهد.
چگونه باید سطح را قبل از استفاده از عایق نانو آماده کرد؟
سطح باید کاملاً تمیز شود و از هر گونه لکه و روغن پاک باشد. لکه‌های کپک و رنگهای قدیمی باید پاک شوند. بهترین راه برای تمیز کردن سطح سوبسترا استفاده از آب پر فشار (با فشار ۱۵۰ـ ۱۰۰) می‌باشد. لکه‌های کپک را می‌توان به خوبی با فشار بالای آب و محلول ۵% رنگبر (هیپوکلرید سدیم) پاک کرد.
چرا ضد آب کردن با عایق نانو عمل کردن نامیده می‌شود ولی ضد آب کردن با سیلیکون و دیگر انواع ضدآب کردن را پوشش می‌نامند؟
عایق نانو دارای ترکیبات واکنش‌پذیر در سطح خود می‌باشد. با سطح سوبسترا وارد واکنش می‌شود و ویژگی‌های شیمیایی آن را تغییر می‌دهد (آب دوست به آب گریز). بنابراین به عمل کردن معروف است. نوع دیگر ضد آب کردن پوششی را بر روی سطح سوبسترا ایجاد می‌کند که بوسیله آن منافذ سوبسترا ایجاد می‌کند که بوسیله آن منافذ سوبسترا بسته می‌شود. بنابراین این نوع ضدآب کردن به پوشش معروف است.
چرا سطوح ساختمان‌های تازه‌ساز در طول ۳ـ۲ سال دارای لکه‌های سیاه می‌شوند؟ چگونه می‌توان آن‌ها را تمیز کرد؟ چگونه می‌توان جلوی آن را گرفت؟
نقاط سیاه باقی مانده موجودات کوچک زیستی (کپک و قارچ) هستند. سطح بتن بسیار متخلخل است. بنابراین در داخل این منافذ آب گرفتار می‌شود. این موجودات زمانی رشد می‌کنند که رطوبت و غذا فراهم باشد. سطوح بتن و گچ رطوبت را خوب نگه می‌دارد و به رشد قارچ کمک می‌کند. این موجودات کوچک از بین می‌روند و باقی‌منده‌های زیستی (لکه‌های سیه) بر جا می‌گذارند. این بقایا غذای نسل بعد می‌شوند. این چرخه‌ها تکرار می‌شوند و در چند موسم بارانی تمام سطح را می‌پوشانند.
لکه‌های کپک را می‌توان به خوبی با فشار بالای آب و محلول ۵% رنگبر (هیپوکلرید سدیم) پاک کرد. ابتدا برای سست کردن باقی‌مانده کپک سطح با فشار بالای آب تمیز می‌شود. سپس محلول ۵% رنگبر بر روی سطح پاشیده می‌شود. ۳۰تا ۶۰ دقیقه فرصت داده می‌شود تا بقایا اکسید شوند و سپس مجدداً با فشار آب بالا تمیز می‌شوند.
رشد این موجودات زیستی را می‌توان با از بین بردن یکی از عوامل مهم آن یعنی رطوبت از بین برد.
عایق نانو ویژگی‌های سطح را از آب‌دوست به آب‌گریز تغییر می‌دهد و با این کار مانع جمع‌شدن رطوبت در منافذ می‌شود. ساختار مولکولی ویژه آن مانع رشد قارچ و کپک می‌شود و بنابراین سطح را برای مدتی طولانی (۱۵سال) تمیز و سالم نگه می‌دارد.
شوره‌زدگی چیست؟ چگونه می‌توان مانع آن شد؟
مواد ساختمانی دارای تخلخل بسیاری دارند و امکان نفوذ آب به هسته سوبسترا را فراهم می‌کنند. هنگامیکه آب از هسته ساختارها خارج می‌شود با خود اجزای سوبسترا را همراه دارد. هنگامیکه آب بخار می‌شود. بقایایی بر روی سطح سوبسترا باقی می‌گذارد. بیشتر این مواد شسته شده سفید می‌باشند و بنابراین لکه‌های سفیدی بر سطح و روی سازه‌های ساختمان (شیشه پنجره‌ها، سازه‌های چوبی و…) ایجاد می‌کنند. این فرایند به شوره‌زدگی معروف است. این فرآیند برای سازه‌ها مخرب است چرا که باعث ایجاد منافذ می‌شود و ساختار پایه را ضعیف می‌کند.
عمل کردن با عایق نانو مانع نفوذ آب به هسته سوبسترا می‌شود، و بنابراین مانع خراب شدن سازه ساختمان می‌شود.
ـ چرا عایق نانو تا ۵ـ۲ میلیمتری در بتن نفوذ می‌کند؟ مزیت عمق نفوذ چیست؟
عایق نانو ترکیبی مونومریک است. اندازه مولکول آن کمتر از ۶ نانومتر است. عایق نانو می‌تواند به راحتی به منافذ سوبسترا وارد شود. مولکول‌ها بخاطر اندازه کوچکی که دارند می‌توانند در میان شاخه‌های منافذ سوبسترا جریان یابند. عایق نانو بعنوان محلول آب بکار می‌رود. بخاطر سازش آب با سوبسترا، به عمل آوردن با عایق نانو در پوشاندن سطح و ایجاد نفوذ عمیق بسیار موثر است.
عمق نفوذ محافظت‌های ارزشمندی برای سازه‌ها فراهم می‌کند:
الف) دربرابر فشار هیدرولیکی بوجود آمده در اثر باد و باران شدید مقاوم است.
ب) در برابر ترک‌های ریز محافظت می‌کند.
پ) از سازه‌ها در برابر آسیب‌های آب پس از ساییدگی به علت رفت و آمد زیاد و یا هوازدگی طبیعی سطح محافظت می‌کند.
ت) از خوردگی میله‌های فولادی بتن جلوگیری می‌کند.
میزان مصرف متوسط عایق نانو چه مقدار است؟
این مقدار به سوبسترا و میزان نفوذ مورد نیاز بستگی دارد. عایق نانو قبل از استفاده شدن با آب رقیق می‌شود. یک کیلوگرم (لیتر) عایق نانو برای سطوح افقی با ۱۰ کیلوگرم (لیتر) و برای سطوح عمودی با ۲۰ کیلوگرم (لیتر) آب رقیق می‌شود. به طور معمول هر لیتر عایق نانو رقیق شده برای ۴متر مربع از سطح مصرف می‌شود.
چه روش‌هایی برای آزمایش ضد آب بودن سطح ساختمان وجود دارد؟
آزمایش‌های مختلفی برای مشخص کردن سطح ضدآب وجود دراد. آزمایش لوله رایلم آزمونی ساده و غیرمخرب برای سطوح افقی و عمودی است. لوله رایلم به سطح ضدآب متصل می‌شود. سپس آن را با آب پر می‌کنند و کاهش سطح آب در مدت ۱۰ دقیقه بررسی می‌شود.
آزمون‌های دیگر مخرب هستند. نمونه‌ای استوانه‌ای از سوبسترای عمل شده و در آزمایشگاه از نظر جذب آب و عمق نفوذ بررسی می‌شود.
چرا در بتن ترک بوجود می‌آید؟ عایق نانو چگونه از سازه‌ها پس از بوجود آمدن ترک محافظت می‌کند؟
دو نوع بتن وجود دارد:بتنی که ترک خورده است و بتنی که احتمال ترک خوردن دارد. هنگامیکه بتن در شرایط انبساط و انقباض قرار میگیرد (مانند اسفنج) منبسط و منقبظ می‌شود. اگر فشار حاصل از این تغییرات حجم از ظرفیت کششی بتن بیشتر باشد، ترک به وجود می‌اید. این نوع خاص ترک به ترک انقباض بتن معروف است. انتظار می‌رود ترک در بتن بوجود بیاید و نقش “سوپاپ آزاد کننده فشار” را داشته باشد. با بند بند کردن به عمد بتن، ضخامت صفحه بتنی در آن نقطه کاهش می‌یابد. این مسئله باعث بوجود آمدن ترک در امتداد خط مستقیم در داخل اتصال می‌شود زیرا بخش نازک مسیری را با مقاومت کمتر از بخش ضخیم بوجودمی‌آورد.
عایق نانو به داخل سازه‌های بتنی نفوذ می‌کند، ترک‌های ریز معمولاً ۰٫۱ تا ۰٫۲ میلیمتر عرض و ۳ـ ۲ میلیمتر عمق دارند. بنابراین سطح ترک از نفوذ آب محفوظ می‌ماند.
چرا سطح عمل شده با عایق نانو تغییر ظاهر ندارد؟چگونه می‌توان فهمید که سطح به عمل آمده است؟
عایق نانو با سوبسترا پیوند می‌دهد و ساختار شیمیایی آن را عوض می‌کند. این تغییرات در مقیاس نانونی (مولکولی) رخ می‌دهند. بنابراین برعکس ضد آب کردن پوششی قابل دیدن نیست. لوله رایلم آزمایش ساده‌ای است که می‌تواند برای مشخص کردن سطح عمل شده بکار رود.
چرا سازه‌ای ساختمانی خاک می‌گیرند؟
بیشتر سازه‌های ساختمانی بسیار قطبی هستند. این قطبی بودن بخاطر گروههای OH سطح است. ذرات خاک هم بسیار قطبی هستند و در سطح خود گروههای OH دارند. وقتی این ذرات ریز به اطراف سطح ساختمان می‌رسند توسط نیروهای قطبی جذب می‌شوند. این ذرات ریز بوسیله این نیروهای جذب کننده (پیوندهای هیدروژنی) با سطح پیوند می‌دهند.
چگونه عایق نانو می‌تواند به تمیز نگه داشتن ساختمان کمک کند؟
عایق نانو با سطح مواد ساختمانی پیوند می‌دهد و ویژگی‌های سطح را از آب‌دوست (بسیار قطبی) به آب‌گریز (غیرقطبی) تغییر می‌دهد. ذرات خاک که قطبی هستند دیگر جذب نمی‌شوند. اگر هم بر روی سطح باقی بماند، به راحتی می‌تواند با وزش باد و ۱قطره آب پاک شود.
عایق نانو چگونه به محافظت در مقابل خوردگی کمک می‌کند؟
خوردگی میله های فولادی فرآیندی الکترو شیمیایی است . در این فرآیند آهن اکسید می شود و دو الکترون از دست می دهد.این دو الکترون به اکسیژن انتقال پیدا می کند.آب در بتن عامل انتقال الکترون می شود والکترون ها را از آهن به اکسیژن انتقال می دهد و فرآیند خوردگی آغاز می شود. عایق نانو مانع نفوذ آب به داخل هسته بتن می‌شود و بتن را خشک نگه می‌دارد و مانع فرایند انتقال الکترون و بنابراین خوردگی می‌شود.