نانو آبگریز ساختمان : خداحافظی با رطوبت سلام به سازه های پایدار

رطوبت دشمن دیرینه ساختمان ها همواره به عنوان یکی از بزرگ ترین چالش های صنعت ساخت و ساز مطرح بوده است. نفوذ آب و رطوبت به مصالح ساختمانی نه تنها باعث تخریب و فرسایش آن ها می شود بلکه محیطی مساعد برای رشد قارچ ها کپک ها و باکتری ها فراهم می آورد که به طور مستقیم بر سلامت و آسایش ساکنین تاثیر منفی می گذارد. از سوی دیگر هزینه های ناشی از تعمیرات بازسازی و نگهداری سازه ها در برابر آسیب های رطوبتی بخش قابل توجهی از بودجه پروژه های ساختمانی را به خود اختصاص می دهد.

در این میان نانو آبگریز نما به عنوان یک تکنولوژی نوین و کارآمد راه حلی پیشرفته برای مقابله با معضل رطوبت ارائه می دهند. این مواد با بهره گیری از فناوری نانو خواص منحصربه فردی را به سطوح می بخشند که آن ها را در برابر نفوذ آب و رطوبت مقاوم می سازد. در این مقاله به بررسی تخصصی نانو آبگریز مزایا کاربردها نحوه اجرا و مقایسه آن ها با روش های سنتی مقابله با رطوبت خواهیم پرداخت. هدف اصلی این مقاله ارائه یک راهنمای جامع و کاربردی برای مهندسان معماران پیمانکاران و سازندگان است تا با آگاهی کامل از این فناوری نوین بتوانند در پروژه های خود از آن بهره ببرند و گامی موثر در جهت ساخت سازه های پایدارتر و با کیفیت تر بردارند.

نانو آبگریز چیست؟

نانو آبگریز موادی هستند که در مقیاس نانومتری (یک میلیاردم متر) طراحی و تولید می شوند و خاصیت آبگریزی فوق العاده ای به سطوح می بخشند. این خاصیت به معنای دفع آب و مایعات از سطح ماده است به گونه ای که قطرات آب به جای پخش شدن و جذب شدن به صورت کروی بر روی سطح باقی می مانند و به راحتی غلتیده و جدا می شوند.
این ویژگی منحصربه فرد نانو آبگریز ناشی از ساختار میکروسکوپی سطح ماده است. در حالت عادی سطوح جامد دارای ناهمواری های میکروسکوپی هستند که باعث افزایش سطح تماس بین سطح و قطره آب می شود. این امر منجر به افزایش نیروی چسبندگی بین آب و سطح و در نتیجه پخش شدن آب بر روی سطح می گردد. اما در نانو آبگریز سطح ماده با ذرات نانومتری پوشانده می شود که این ذرات ساختاری ناهموار و زبر در مقیاس نانو ایجاد می کنند. این ناهمواری نانومتری سطح تماس بین آب و ماده را به شدت کاهش می دهد و نیروی چسبندگی را به حداقل می رساند.

در نتیجه قطره آب به جای پخش شدن به صورت کروی باقی می ماند و زاویه تماس آن با سطح (زاویه تماس آب) به بیش از ۹۰ درجه می رسد. به این حالت آبگریزی گفته می شود و هرچه این زاویه بزرگتر باشد خاصیت آبگریزی ماده بیشتر است. در نانو آبگریزی فوق آبگریز (Superhydrophobic) زاویه تماس آب به بیش از ۱۵۰ درجه می رسد که نشان دهنده آبگریزی بسیار قوی است.

مکانیسم عملکرد نانو آبگریز

مکانیسم عملکرد نانو آبگریز بر دو اصل اساسی استوار است : انرژی سطحی پایین و زبری سطح.

• انرژی سطحی پایین : مواد آبگریز به طور ذاتی دارای انرژی سطحی پایینی هستند. انرژی سطحی تمایل یک ماده برای جذب و پخش شدن مایعات بر روی سطح خود را نشان می دهد. مواد با انرژی سطحی بالا مانند آب تمایل زیادی به جذب و پخش شدن بر روی سطوح دارند در حالی که مواد با انرژی سطحی پایین مانند تفلون تمایل کمی به جذب و پخش شدن مایعات دارند. نانو آبگریز معمولاً از موادی با انرژی سطحی پایین مانند پلیمرهای فلوئورینه سیلان ها و موم ها ساخته می شوند.
• زبری سطح : ایجاد ساختار زبر و ناهموار در مقیاس نانو بر روی سطح ماده نقش بسیار مهمی در افزایش خاصیت آبگریزی دارد. این زبری نانومتری سطح تماس واقعی بین قطره آب و سطح ماده را به شدت کاهش می دهد. تصور کنید که قطره آب بر روی یک سطح صاف فرود می آید. در این حالت سطح تماس زیادی بین آب و سطح وجود دارد. اما اگر سطح ناهموار و زبر باشد قطره آب فقط با نوک قله های ناهمواری ها تماس خواهد داشت و سطح تماس به شدت کاهش می یابد. این کاهش سطح تماس نیروی چسبندگی بین آب و سطح را کم کرده و باعث افزایش آبگریزی می شود.

ترکیب این دو عامل – انرژی سطحی پایین و زبری سطح – باعث ایجاد خاصیت آبگریزی فوق العاده در نانو آبگریز می شود. به عبارت دیگر نانو آبگریز با ایجاد یک سد نامرئی در مقیاس نانو بر روی سطح مانع از تماس مستقیم آب با سطح ماده می شوند و از نفوذ رطوبت و آسیب های ناشی از آن جلوگیری می کنند.

حتما ببنید : نماشا

انواع نانو آبگریز در صنعت ساختمان

نانو آبگریز با توجه به نوع ماده پایه روش تولید و کاربرد به انواع مختلفی تقسیم می شوند. در صنعت ساختمان معمولاً از انواع زیر استفاده می شود : 

• نانو آبگریزی سیلانی : این نوع نانو آبگریز بر پایه ترکیبات سیلیکونی ساخته می شوند و به دلیل پایداری شیمیایی و حرارتی بالا مقاومت در برابر اشعه UV و سهولت اجرا کاربرد گسترده ای در صنعت ساختمان دارند. آن ها به خوبی به سطوح مختلف مانند بتن آجر سنگ چوب و گچ نفوذ می کنند و یک لایه آبگریز محافظ بر روی سطح ایجاد می کنند.
• نانو آبگریزی پلیمری : این نانو آبگریز بر پایه پلیمرهای مختلف مانند پلی یورتان اکریلیک و اپوکسی ساخته می شوند. آن ها معمولاً به صورت پوشش های نازک بر روی سطح اعمال می شوند و خاصیت آبگریزی و مقاومت سایشی بالایی را ارائه می دهند. نانو آبگریزی پلیمری بیشتر برای سطوحی که نیاز به انعطاف پذیری و مقاومت مکانیکی دارند مانند نماهای ساختمانی و سطوح در معرض تردد مناسب هستند.
• نانو آبگریزی معدنی : این نوع نانو آبگریز بر پایه مواد معدنی مانند اکسید تیتانیوم اکسید روی و سیلیکا ساخته می شوند. آن ها معمولاً به صورت پودر یا سوسپانسیون عرضه می شوند و می توانند به مصالح ساختمانی مانند سیمان گچ و رنگ افزوده شوند تا خاصیت آبگریزی آن ها را بهبود بخشند. نانو آبگریزی معدنی به دلیل سازگاری با محیط زیست و مقاومت حرارتی بالا گزینه ای مناسب برای کاربردهای پایدار و مقاوم در برابر آتش هستند.
• نانو آبگریزی هیبریدی : این نوع نانو آبگریز ترکیبی از مواد آلی و معدنی هستند و تلاش می کنند تا مزایای هر دو گروه را با هم ترکیب کنند. به عنوان مثال می توان از نانو ذرات سیلیکا برای افزایش مقاومت مکانیکی و از پلیمرهای فلوئورینه برای افزایش خاصیت آبگریزی استفاده کرد. نانو آبگریزی هیبریدی امکان دستیابی به خواص عملکردی بهینه را برای کاربردهای خاص فراهم می کنند.

مزایای استفاده از نانو آبگریز در ساختمان

استفاده از نانو آبگریز در صنعت ساختمان مزایای متعددی را به همراه دارد که از جمله مهم ترین آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد : 

• محافظت در برابر رطوبت و نفوذ آب : اصلی ترین مزیت نانو آبگریز ایجاد یک سد محافظتی در برابر نفوذ آب و رطوبت به مصالح ساختمانی است. این امر باعث جلوگیری از آسیب های ناشی از رطوبت مانند پوسیدگی ترک خوردگی شوره زدگی رشد قارچ و کپک و زنگ زدگی میلگردها می شود.
• افزایش طول عمر و دوام سازه : با جلوگیری از آسیب های رطوبتی نانو آبگریز به طور قابل توجهی طول عمر و دوام سازه را افزایش می دهند. مصالح ساختمانی که با نانو آبگریز محافظت شده اند در برابر شرایط جوی نامساعد و عوامل مخرب محیطی مقاوم تر می شوند و نیاز به تعمیرات و بازسازی های مکرر را کاهش می دهند.
• خاصیت خود تمیزشوندگی : بسیاری از نانو آبگریز خاصیت خود تمیزشوندگی نیز دارند. سطح آبگریز باعث می شود که آلودگی ها و گرد و غبار به راحتی با قطرات باران از سطح شسته شوند و نماهای ساختمان همواره تمیز و نو به نظر برسند. این ویژگی هزینه های نگهداری و نظافت نما را به طور چشمگیری کاهش می دهد.
• بهبود عایق حرارتی و صرفه جویی در انرژی : نفوذ رطوبت به مصالح ساختمانی خاصیت عایق حرارتی آن ها را کاهش می دهد. نانو آبگریز با جلوگیری از نفوذ رطوبت به حفظ خاصیت عایق حرارتی مصالح کمک می کنند و در نتیجه مصرف انرژی برای گرمایش و سرمایش ساختمان را کاهش می دهند.
• افزایش مقاومت در برابر یخ زدگی و ذوب شدن : نفوذ آب به منافذ مصالح و یخ زدن آن در دماهای پایین باعث ایجاد تنش های داخلی و ترک خوردگی مصالح می شود. نانو آبگریز با کاهش جذب آب مقاومت مصالح در برابر چرخه های یخ زدگی و ذوب شدن را افزایش می دهند و از تخریب آن ها در مناطق سردسیر جلوگیری می کنند.
• سازگاری با محیط زیست : بسیاری از نانو آبگریزی جدید بر پایه مواد سازگار با محیط زیست و غیر سمی تولید می شوند. استفاده از این مواد به کاهش اثرات منفی صنعت ساختمان بر محیط زیست کمک می کند و گامی در جهت ساخت و ساز پایدار برداشته می شود.

کاربردهای نانو آبگریز در بخش های مختلف ساختمان

نانو آبگریز به دلیل خواص منحصربه فرد خود کاربردهای متنوعی در بخش های مختلف ساختمان دارند. برخی از مهم ترین کاربردهای آن ها عبارتند از : 

• نمای ساختمان : پوشش نماهای آجری سنگی بتنی و چوبی با نانو آبگریز از نفوذ رطوبت آلودگی و اشعه UV به مصالح نما جلوگیری می کند و عمر و زیبایی نما را افزایش می دهد. نماهای آبگریز شده کمتر کثیف می شوند و نیاز به شستشو و نگهداری کمتری دارند.
• پشت بام و سقف : آبگریز کردن سطوح پشت بام و سقف از نفوذ آب باران و برف به لایه های زیرین جلوگیری می کند و از آسیب دیدن عایق های رطوبتی و سازه سقف محافظت می کند. این امر به ویژه در مناطق پرباران و برف گیر اهمیت زیادی دارد.
• دیوارهای داخلی و خارجی : استفاده از نانو آبگریز بر روی دیوارهای داخلی و خارجی از جذب رطوبت توسط دیوارها جلوگیری می کند و از رشد قارچ و کپک در محیط های مرطوب مانند حمام آشپزخانه و زیرزمین ها پیشگیری می کند. همچنین دیوارهای آبگریز شده راحت تر تمیز می شوند و لکه ها به آن ها نفوذ نمی کنند.
• کفپوش ها و سطوح بتنی : نانو آبگریز می توانند برای محافظت از کفپوش های سنگی سرامیکی و بتنی در برابر لکه ها رطوبت و سایش استفاده شوند. سطوح بتنی آبگریز شده در برابر نفوذ روغن گریس و سایر آلودگی ها مقاوم تر می شوند و عمر طولانی تری خواهند داشت.
• مصالح عایق حرارتی : استفاده از نانو آبگریز بر روی مصالح عایق حرارتی مانند پشم سنگ پشم شیشه و پلی یورتان از جذب رطوبت توسط آن ها جلوگیری می کند و کارایی عایق حرارتی را حفظ می کند. عایق های رطوبتی خشک عملکرد بهتری در کاهش اتلاف حرارت دارند و به صرفه جویی در مصرف انرژی کمک می کنند.
• در و پنجره : آبگریز کردن سطوح در و پنجره های چوبی و فلزی از پوسیدگی زنگ زدگی و تغییر رنگ آن ها جلوگیری می کند و عمر و زیبایی آن ها را افزایش می دهد. همچنین شیشه های آبگریز شده کمتر بخار می گیرند و دید واضح تری را در شرایط آب و هوایی مرطوب فراهم می کنند.

دستورالعمل های اجرا و کاربرد نانو آبگریز

اجرای صحیح نانو آبگریز نقش کلیدی در دستیابی به عملکرد مطلوب دارد. به طور کلی مراحل اجرای نانو آبگریز به شرح زیر است : 

• آماده سازی سطح : سطح مورد نظر باید کاملاً تمیز خشک و عاری از هرگونه آلودگی گرد و غبار چربی رنگ و پوشش های قدیمی باشد. برای سطوح بتنی و سیمانی باید از خشک شدن کامل سطح و گذشت زمان مناسب از اجرای بتن اطمینان حاصل شود. در صورت وجود ترک یا آسیب در سطح باید ابتدا آن ها را ترمیم کرد.
• اجرای پرایمر (در صورت نیاز) : در برخی موارد برای افزایش چسبندگی نانو آبگریز به سطح استفاده از پرایمر توصیه می شود. نوع پرایمر باید با توجه به نوع نانو آبگریز و سطح زیرکار انتخاب شود. پرایمر باید به صورت یکنواخت بر روی سطح اعمال شود و قبل از اجرای نانو آبگریز کاملاً خشک شود.
• اجرای نانو آبگریز : نانو آبگریز معمولاً به صورت مایع یا اسپری عرضه می شوند. روش اجرا بستگی به نوع نانو آبگریز و سطح مورد نظر دارد. به طور کلی نانو آبگریز باید به صورت یکنواخت و با ضخامت توصیه شده توسط تولید کننده بر روی سطح اعمال شود. برای سطوح عمودی باید از اعمال بیش از حد مواد و شره کردن آن جلوگیری شود.
• زمان خشک شدن و عمل آوری : پس از اجرای نانو آبگریز باید به آن زمان کافی برای خشک شدن و عمل آوری داده شود. زمان خشک شدن بستگی به نوع نانو آبگریز دما و رطوبت محیط دارد. در این مدت باید از تماس سطح با آب و آلودگی جلوگیری شود.

نکات مهم در اجرای نانو آبگریز : 

• همواره دستورالعمل های تولید کننده نانو آبگریز را به دقت مطالعه و اجرا کنید.
• از نانو آبگریز مناسب با نوع سطح و شرایط محیطی استفاده کنید.
• اجرا را در شرایط آب و هوایی مناسب (دمای مناسب عدم بارندگی و رطوبت بالا) انجام دهید.
• از تجهیزات ایمنی مناسب مانند دستکش ماسک و عینک در هنگام اجرا استفاده کنید.
• قبل از اجرای نهایی تست چسبندگی و آبگریزی را در یک قسمت کوچک از سطح انجام دهید.

صرفه اقتصادی و ارزش بلند مدت نانو آبگریز

اگرچه هزینه اولیه خرید و اجرای نانو آبگریز ممکن است نسبت به روش های سنتی بیشتر باشد اما با در نظر گرفتن مزایای بلند مدت آن ها استفاده از این تکنولوژی نوین صرفه جویی اقتصادی قابل توجهی را به همراه خواهد داشت.

• کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری : با محافظت از مصالح ساختمانی در برابر رطوبت و آسیب های ناشی از آن نانو آبگریز نیاز به تعمیرات و بازسازی های مکرر را کاهش می دهند. این امر به ویژه در بلند مدت صرفه جویی قابل توجهی در هزینه های نگهداری ساختمان به همراه خواهد داشت.
• افزایش طول عمر سازه : افزایش طول عمر سازه به معنای به تعویق افتادن هزینه های بازسازی کلی ساختمان و جایگزینی مصالح است. نانو آبگریز با افزایش دوام مصالح به طول عمر بیشتر سازه کمک می کنند و از هزینه های سنگین بازسازی در آینده جلوگیری می کنند.
• صرفه جویی در مصرف انرژی : بهبود عایق حرارتی ساختمان با استفاده از نانو آبگریز منجر به کاهش مصرف انرژی برای گرمایش و سرمایش می شود. این امر به ویژه در ساختمان های بزرگ و با مصرف انرژی بالا صرفه جویی قابل توجهی در هزینه های انرژی به همراه خواهد داشت.
• کاهش هزینه های نظافت و نگهداری نما : خاصیت خود تمیزشوندگی نانو آبگریز هزینه های نظافت و شستشوی نما را به طور چشمگیری کاهش می دهد. نماهای آبگریز شده کمتر کثیف می شوند و نیاز به شستشوی مکرر ندارند.

به طور کلی سرمایه گذاری در نانو آبگریز در پروژه های ساختمانی یک سرمایه گذاری هوشمندانه و بلند مدت است که ارزش افزوده زیادی را برای سازندگان و بهره برداران ساختمان به همراه خواهد داشت.

نتیجه گیری

نانو آبگریز به عنوان یک تکنولوژی نوین و کارآمد در صنعت ساختمان راه حلی موثر و پایدار برای مقابله با چالش رطوبت ارائه می دهند. این مواد با ایجاد یک لایه محافظ نانومتری و نامرئی مصالح ساختمانی را در برابر نفوذ آب آلودگی و آسیب های محیطی مقاوم می سازند و مزایای متعددی از جمله افزایش طول عمر سازه کاهش هزینه های نگهداری صرفه جویی در مصرف انرژی و بهبود کیفیت زندگی ساکنین را به همراه دارند.
با توجه به پیشرفت روزافزون فناوری نانو و توسعه نانو آبگریزی با کارایی بالاتر و قیمت مناسب تر انتظار می رود که استفاده از این تکنولوژی نوین در صنعت ساختمان به طور فزاینده ای گسترش یابد و نقش مهمی در ساخت سازه های پایدارتر با کیفیت تر و سازگار با محیط زیست ایفا کند. مهندسان معماران پیمانکاران و سازندگان با بهره گیری از دانش و فناوری نانو آبگریز می توانند گامی موثر در جهت ارتقای سطح کیفی صنعت ساختمان و ایجاد محیط زندگی سالم تر و آسوده تر برای جامعه بردارند.

منبع » https://sarzaminenano.com/

پرسش و پاسخ متداول

۱. آیا نانو آبگریز برای تمام سطوح ساختمانی قابل استفاده هستند؟

بله نانو آبگریز برای طیف گسترده ای از سطوح ساختمانی مانند بتن آجر سنگ چوب گچ فلز و شیشه قابل استفاده هستند. با این حال انتخاب نوع مناسب نانو آبگریز با توجه به نوع سطح و شرایط محیطی بسیار مهم است.

۲. طول عمر نانو آبگریز چقدر است؟

طول عمر نانو آبگریز بستگی به نوع محصول شرایط محیطی و نحوه اجرا دارد. به طور کلی نانو آبگریزی با کیفیت بالا می توانند تا ۵ تا ۱۰ سال و حتی بیشتر خاصیت آبگریزی خود را حفظ کنند.

۳. آیا نانو آبگریز بر روی رنگ سطح تاثیر می گذارند؟

خیر نانو آبگریزی با کیفیت بالا معمولاً بی رنگ و شفاف هستند و بر روی رنگ سطح تاثیر نمی گذارند. آن ها یک لایه محافظ نامرئی بر روی سطح ایجاد می کنند که قابل مشاهده نیست. با این حال توصیه می شود قبل از اجرای نهایی تست سازگاری را در یک قسمت کوچک از سطح انجام دهید.