در طول اعصار، صنعت ساختمان به طور مداوم دارای یک سری نوآوری بوده است. ما می‌توانیم ببینیم که چگونه پیشرفت‌های فناوری بر صنعت ساخت‌وساز تأثیر گذاشته است، از بتن بادوام مورد استفاده در سازه‌های باستانی تا فولاد مورد استفاده در پل‌ها و آسمان‌خراش‌ها. برخی از مواد با گذشت زمان تکامل می یابند، اما برخی دیگر در صنعت جدید هستند. نیاز به همگامی با تقاضا برای مسکن، بلایا، و افزایش هزینه های ساخت و ساز، نیاز به توسعه راه حل های نوآورانه جدید را ایجاد کرد. این مقاله برخی از مصالح ساختمانی نوآورانه در حال ظهور را مورد بحث قرار خواهد داد.

فهرست مطالب

1. پانل های آلوزیون
2. چوب شفاف
3. هیدروسرامیک
4. بتن رنگدانه
5. بتن مسلح بامبو
6. آجرهای جاذب آلودگی
7. بتن خود ترمیم شونده
8. آئروگرافیت
9. آجر ته سیگار
10. سیمان مولد نور
11. آجر سفالی توخالی
12. گرافن سه بعدی
13. نانوذرات
14. آجر پشمی
15. بتن مریخی
16. ابریشم مصنوعی عنکبوت
17. شیشه مولد برق
18. بالسا فیبر کربن
19. سلولز میکروبی
20. بیوچار

1. پانل های آلوزیون
پانل های آلوزیون نوعی روکش ساخته شده از فوم آلومینیوم تثبیت شده است که پانل های جامد و سبکی شبیه اسفنج های فلزی ایجاد می کند. پانل های آلوزیون دارای ویژگی های متمایزی مانند عایق صدا، دوام، مقاومت در برابر آتش و سهولت در نصب هستند. از آنها برای پانل های دیواری، نما، سقف، کفپوش ها، تابلوها و وسایل نور استفاده می شود. آنها تقریباً کاربردهای بی حد و حصری در ساخت و ساز و معماری دارند.

2. چوب شفاف
چوب شفاف یک ماده ساختمانی انقلابی است که جایگزینی عالی برای شیشه و پلاستیک است. استحکام آن به اندازه چوب است و بسیار سبک تر است. با فشرده سازی و پردازش نوارهای نازک چوب ساخته می شود. لیگنین با پلیمرها جایگزین می شود تا چوب در فرآیند تصفیه شفاف شود. از جمله خواص مطلوب چوب شفاف، چگالی کم آن نسبت به شیشه، رسانایی حرارتی کم و عبور نوری بالا است. انتقال نوری نیاز به نور مصنوعی را کاهش می دهد و در نتیجه مصرف برق را به حداقل می رساند.

3. هیدرو سرامیک
هیدروسرامیک ها فناوری جدیدی برای ساخت دیوارها هستند و به دیوارها اجازه می دهند تا به دمای بیرون واکنش نشان دهند. این دیوارهای هوشمند از پانل های سفالی و کپسول های آب ساخته شده اند که آب را برای خنک کردن ساختمان جذب می کنند. دیوار هیدروسرامیکی با کاهش دما و افزایش رطوبت به عنوان یک دستگاه خنک کننده عمل می کند. هنگامی که گرمای بیرونی بالا می رود و هوای سرد را به داخل ساختمان خارج می کند، آب محبوس شده می تواند تبخیر شود. این دیوارها می توانند دمای اتاق را تا 5 درجه سانتیگراد کاهش دهند. همچنین رطوبت را در آب و هوای گرم و خشک تا 15 درصد افزایش می دهد و محل را قابل سکونت تر می کند. خاک رس و هیدروژل ارزان هستند و این ساختمان ها را به یک جایگزین کم هزینه تبدیل می کند.

4. بتن رنگی
بتن رنگدانه با افزودن پودر خشک یا بتن مایع در مرحله اختلاط ساخته می شود. ما بیشتر این رنگدانه ها را از اکسید آهن یا رنگ ها به دست می آوریم. به طور سنتی، بتن خاکستری است، اما بتن رنگدانه سایه های گرم تری از زرد، قهوه ای، قرمز، سبز، آبی و مشتقات رنگی آنها را تولید می کند. بتن های رنگدانه شده تحت تأثیر سایش قرار نمی گیرند و قرار گرفتن در معرض گرما و نور رنگ ها را محو نمی کند. این نوع بتن برای کف، نما و سایر کاربردهای تزئینی استفاده می شود.

5. بتن مسلح بامبو
بتن مسلح فولادی یکی از رایج ترین مصالح ساختمانی در ساخت و ساز است. با این حال، بامبو یک ماده جایگزین است که برای تقویت استفاده می شود. بامبو به دلیل خاصیت کششی فوق العاده ای که دارد سال هاست در ساختمان سازی استفاده می شود. بامبو نسبت به چوب و در برخی موارد نسبت به فولاد سازه برتری دارد. اکثر معمارانی که دارای ذهنیت پایداری هستند از بامبو در ساخت و ساز استفاده می کنند. با این حال، بامبو در صورت عدم درمان دارای معایبی است. می تواند با آب متورم شود و پوسیده شود. در ساخت و سازهای مدرن، بامبو در حالت لوله ای طبیعی خود استفاده نمی شود. الیاف گیاهی استخراج شده و با رزین های طبیعی ترکیب می شوند و یک ماده بسیار متنوع با ماتریس ساختاری قوی ایجاد می کنند.

6. آجرهای جاذب آلودگی
پایداری در ساخت و ساز یکی از عوامل مهم نگرانی است. افزایش تراکم جمعیت و آلودگی، چالش های مهمی را به همراه دارد که صنعت را به سمت توسعه راه حل های پایدار سوق می دهد. آجرهای جذب کننده آلودگی هوا را از بیرون فیلتر کرده و آن را به داخل سازه می رسانند. این آجرها بلوک های بتنی متخلخلی هستند که به صورت وجهی طراحی شده اند تا جریان هوا را به یک سیستم هدایت کنند. این آجرها در مقایسه با فناوری های فیلتراسیون مکانیکی ارزان هستند. آنها همچنین انرژی کمتری مصرف می کنند و برای ساخت سیستم نیازی به نیروی کار ماهر ندارند.

7. بتن خود درمانی
این نوع جدیدی از بتن است که از بهبود بدن انسان پس از زخم تقلید می کند. این امر با ترشح برخی مواد در بتن به دست می آید. این بتن با افزودن الیاف یا کپسول هایی که دارای مایعات چسبنده هستند به مخلوط بتن ساخته می شود. پس از ترک خوردن، کپسول ها یا الیاف می شکنند و مایعات را ترشح می کنند و متعاقباً بتن را التیام می بخشند. با این حال، این فناوری هنوز در مرحله تحقیق است. این ترمیم خودکار بتن باعث افزایش طول عمر بتن و کاهش هزینه های صرف شده برای تعمیرات می شود. اگر ترک ها منبسط شوند و به آرماتور برسد، منجر به خوردگی می شود. با این حال، این بتن خود ترمیم شونده از این اتفاق جلوگیری می کند.

8. آئروگرافیت
آئروگرافیت ماده ای است که از شبکه ای از لوله های کوچک توخالی کربنی ساخته شده است. آئروگرافیت قوی و قابل خم شدن است و پرتوهای نور را جذب می کند. آئروگرافیت در دمای اتاق پایدار است و می تواند لرزش زیادی را بدون آسیب تحمل کند. همچنین رسانای خوبی برای الکتریسیته است. می توان آئروگرافیت را فشرده کرد تا 95 درصد از سطح طبیعی خود را اشغال کند و بدون آسیب به حالت استاندارد بازگردد. استرس فقط مواد را تقویت می کند. آئروگرافن در درجه اول در ساخت و ساز برای ساخت سیستم های تصفیه، مواد هوایی و ماهواره ها استفاده می شود.

9. آجر ته سیگار
طبق یک مطالعه، تنها در استرالیا مصرف سالانه سیگار بین 25 تا 30 میلیارد است. 7 میلیارد از این سیگار زباله است. با این حال، ما می توانیم ته سیگار را در تولید آجر بگنجانیم و ضایعات تولید شده از این ته سیگارها را به شدت کاهش دهیم. افزودن قنداق به آجرها در حین تولید، انرژی مصرف شده را تا 58 درصد کاهش می دهد. آجرهایی با این ویژگی های اضافی سبک تر هستند و خاصیت عایق خوبی دارند. خواص عایق باعث کاهش هزینه های گرمایش و سرمایش در مسکن می شود. برخی از محققان بیان می‌کنند که ته سیگار، مناسب بودن آجر برای دیوارهای باربر را کاهش می‌دهد. با این حال، ما می توانیم غلظت را برای مطابقت با نیازها کاهش دهیم.

10. سیمان مولد نور
بر اساس مطالعه ای از UMSNH مورلیا، بتن می تواند نور را جذب و تابش کند و عملکرد و تطبیق پذیری بهتری در مورد بهره وری انرژی ارائه دهد. سیمان مولد نور کاربردهای بالقوه زیادی دارد. می توانیم از آن در پارکینگ ها، استخرها و علائم ایمنی جاده استفاده کنیم. ما این سیمان را با تغییر ریزساختار سیمان برای جذب انرژی خورشیدی و سپس انتشار نور در تاریکی تولید می کنیم. در حال حاضر، رنگ‌های سیمان مولد نور آبی و سبز است و پیمانکاران می‌توانند شدت نور را مطابق با نیازها تنظیم کنند.

11. آجرهای سفالی توخالی
آجر از زمان های بسیار قدیم جزء جدایی ناپذیر ساخت و ساز بوده است. با این حال، آجرهای سفالی توخالی، سر و صدای جدید در ساخت و ساز هستند. آنها سوراخ شده و مخصوصاً با مواد عایق اندود شده اند. آنها سبک وزن و سازگار با محیط زیست هستند و جذب آب کمی دارند. آنها همچنین در مقایسه با آجرهای سنتی دارای نمای زیبایی شناختی بهتری هستند. از آنجایی که این آجرها وزن سبک‌تری دارند، ساخت سریع‌تر و تکمیل زودتر پروژه را افزایش می‌دهند. مقاومت فشاری خوبی دارند و می توان از آنها در دیوارهای جداکننده استفاده کرد.

12. گرافن سه بعدی
گرافن یک نانو ماده منحصر به فرد با خواص حرارتی، الکتریکی و نوری متمایز است. گرافن سه بعدی دارای 5 درصد چگالی فولاد است اما ده برابر فولاد قوی تر است. گرافن برای مدت طولانی دانشمندان علاقه مند بود، اما فرم استاندارد دوبعدی آنها در ساخت و ساز میوه کمی به همراه داشت. آغاز چاپ سه بعدی، تکه های کوچک گرافن را تحت فشار و حرارت بالا فشرده کرد و ساختارهایی مانند سیلندرها را ایجاد کرد که می توانند بارهای قابل توجهی را در خود نگه دارند. گرافن پتانسیل حمایت از آسمان خراش ها تا ارتفاع 98000 پا را دارد.

13. نانوذرات
نانوتکنولوژی در ساخت و ساز بر استفاده از نانوذرات برای ساخت مواد ساختاری جامد تمرکز دارد. نانوذرات همچنین استفاده از مواد طبیعی را کاهش می‌دهند زیرا مواد مستحکم‌تری می‌سازند که فضای کمتری را اشغال می‌کنند. آنها راه سریعتر و ایمن تری برای انجام پروژه های ساختمانی هستند. نمونه هایی از نانوذرات در بتن عبارتند از: نانو سیلیس، نانو تیتانیوم، نانولوله های کربنی و اکسید گرافن. برای بهبود مقاومت خمشی، کششی و فشاری بتن می‌توانیم این مواد را به سیمان اضافه کنیم. این مواد عملکرد سازه ها و طول عمر کلی آنها را افزایش می دهند. نانولوله های کربنی در بتن دارای خواص خود تمیز شوندگی هستند که نظارت بر سلامت سازه را آسان می کند.

14. آجر پشمی
تولید کنندگان آجر پشمی را با ترکیب پشم با خاک رس مورد استفاده در تولید آجر می سازند. این گامی به سوی ساخت و ساز پایدار است زیرا آجرهای پشمی محصولی با کربن صفر هستند. آنها آجرها را در کوره های آجرپزی تولید می کنند که بخارات سمی با غلظت بالایی از کربن آزاد می کند. تولید آجر سنتی منجر به پیامدهای زیست محیطی شدیدی می شود. با این حال، آجرهای پشمی پشم، خاک رس و پلیمرهای طبیعی را ترکیب می کنند و این آجرها پایدار هستند و از مواد طبیعی در دسترس استفاده می کنند. آنها همچنین در مقایسه با آجرهای معمولی استحکام بیشتری دارند.

15. بتن مریخی
بتن در ساخت سازه ها روی زمین بسیار مهم است. با این حال، بتن مریخ می تواند کمک زیادی به ساخت سازه ها در مریخ کند. آب جزء اصلی است که برای ساخت و ساز در زمین استفاده می شود. با این حال، مریخ دارای چندین تن گوگرد است که 17 درصد از سطح کل سیاره را پوشش می دهد. بتن مریخی با حرارت دادن گوگرد تا 240 درجه سانتیگراد و مخلوط کردن آن با خاک مریخ تولید می شود. این بتن در صورت فشرده شدن قبل از عمل آوری به مقاومت فشاری تا 50 مگاپاسکال می رسد تا ایجاد حفره ها کاهش یابد. از جمله مزایای بتن مریخی این است که سریع گیرش و استفاده مکرر آن آسان است.

16. ابریشم عنکبوت مصنوعی
ابریشم عنکبوت یکی از مواد جذاب در طبیعت است. می توان قبل از شکستن آن را برای مدت طولانی کشش داد. محققان کمبریج موادی تولید کردند که قدرت و ظرفیت انرژی ابریشم عنکبوت را تقلید می کند. ابریشم مصنوعی عنکبوت از ماده ای به نام هیدروژل ساخته می شود که 98 درصد آن آب است. هیدروژل دارای الیاف سیلیس و سلولز است که پس از تبخیر آب الیاف قوی تشکیل می دهند. ساخت ابریشم مصنوعی عنکبوت در دمای اتاق امکان پذیر است و تولید آن در مقیاس بزرگ را آسان می کند. ابریشم مصنوعی عنکبوت 340 برابر دوام بیشتری نسبت به بتن دارد و می تواند کاشی های ساختمانی آکوستیک بسازد.

17. شیشه مولد برق
استفاده از انرژی در فضاهای ساخته شده با توجه به اینکه ساختمان ها در انتشار 40 درصد کربن جهانی نقش دارند، نگرانی بزرگی است. این ایده شیشه های مولد برق را به وجود آورد. سیستم های خورشیدی و بادی برای مدت طولانی مورد استفاده بوده اند، اما اکنون، تبدیل پنجره ها به پنل های خورشیدی به واقعیت تبدیل شده است. این ایده شیشه های مولد برق را به وجود آورد. شیشه مولد برق شبیه شیشه معمولی است، اما می تواند طول موج های نور نامرئی را منحرف کند و آنها را به انرژی تبدیل کند. این شیشه هزینه های برق را کاهش می دهد، آلودگی را به حداقل می رساند و به جذابیت معماری سازه می افزاید.

18. BALSA فیبر کربن
مردم قرن هاست که از چوب بالسا به دلیل استحکام و وزن سبک آن در ساخت و ساز استفاده می کردند. با این حال، چوب بالسا گران است و دارای تغییرات طبیعی است که می تواند مانع دستیابی به نیازهای دقیق شود. تزریق رزین فیبر کربن با چوب بالسا باعث می شود کامپوزیت مهندسی شده وزن کم داشته باشد و به راحتی به سفتی خاصی دست یابد.

19. سلولز میکروبی
سلولز میکروبی یک ماده ساختمانی پایدار است که از منابع تجدیدپذیر ساخته شده است و مخلوطی از مخمر، میکروارگانیسم‌ها و باکتری‌ها است که برای ساخت ساختارهای لایه‌ای استفاده می‌شود. بسیاری از گونه های باکتری، سلولز باکتریایی مورد استفاده در تولید سلولز میکروبی را تولید می کنند. یک غشای ساختاری را تشکیل می‌دهد که می‌توانیم آن را در ساخت واحدهایی مانند تابلوها و نمای ساختمان اعمال کنیم. سلولز میکروبی زیست تخریب پذیر است و بنابراین به آلودگی کمک نمی کند. همچنین تولید آن آسان و ارزان است، بنابراین پایه و اساس خوبی برای تولید انبوه و ساخت و ساز پایدار است.

20. بیوچار
بیوچار ماده ای است که شبیه زغال چوب است و از تجزیه مواد آلی در دمای بالا و بدون اکسیژن ساخته می شود. تولید کنندگان افزودنی های خاک را برای بهبود جذب آب و جذب رطوبت در بیوچار اضافه می کنند. بیوچار یک مصالح ساختمانی خوب است که بیشتر انتشارات گلخانه ای از بتن و پلاستیک را کاهش می دهد. تبدیل کل ضایعات آلی موجود در محل های دفن زباله به بیوچار، انتشار جهانی متان را تا 11 درصد کاهش می دهد. افزودن بیوچار به آجر، میزان سیمان مصرفی در بتن و دی اکسید کربن کلی تشکیل شده در طول ساخت بتن را کاهش می دهد. Biochar همچنین با پلاستیک برای ساخت آجر و کاهش مقادیر جهانی زباله های پلاستیکی استفاده می شود.

خلاصه
مصالح ساختمانی مصالح جدید بر فرآیندهای ساختمانی تأثیر می گذارد. آنها حفاظت ساختاری برتر و استفاده از انرژی را ارائه می دهند. مصالح ساختمانی جدید نیز با استانداردها و مشخصات پایدار مطابقت دارد.

مصالح سنتی به طور کامل از صحنه ساخت و ساز ناپدید می شوند یا به روش های جدیدتر، مقرون به صرفه و سازگار با محیط زیست تبدیل می شوند. استفاده از مصالح جدید هزینه های ساخت و ساز را بدون افت کیفیت کاهش می دهد. درک روند مصالح ساختمانی جدید در صنعت به شما کمک می کند در مسیر خود بمانید و نقش خود را در حفاظت از محیط زیست ایفا کنید.