منظور از تونل كليه راهروهاي زيرزميني است كه براي استخراج مواد معدني ، رفت و آمد وسايل نقليه و قطارها ، انتقال آب و ... احداث مي شود .
مراحل تونل سازي به ترتيب عبارتند از :
تهیه طرح تونل
حفر تونل
نگهداري موقت تونل
انجام خدمات فني از قبيل تهويه ، آبكشي ، روشنايي و ...

نگهداري دائم

درصورت مناسب بودن شرايط ، احداث تونل كار اساني است ، اما معمولاً تونلها با مشكلات فراواني روبرو هستند كه در بعضي از موارد احداث تونل موقف شده است .
طبقه بندي تونلها :
1- تونلهاي حمل و نقل : كه به قصد رفت و آمد و حمل مواد ، احداث شده اند كه شامل موارد ذيل مي باشند :
تونل راه آهن
تونل راه
تونل پياده رو
تونل ناوبري
تونل مترو
2- تونلهاي صنعتي : بمنظور انتقال مواد و تاسيسات احداث مي شوند كه عبارتند از :
تونل انتقال آب
تونل پناهگاه
تونل فاضلاب
تونل انبار نظامي
تونل دفن زباله هاي اتمي

3- تونلهاي معدني : بمنظور حداث شبكه معادن حفر مي شود كه عبارتند از :
تونلهاي گشايش معدن
تونل اكتشافي
تونل استخراجي
تونل زهكشي و خدماتي
و ...
تفاوت تونلهاي معدني با تونلهاي حمل و نقل :
تونلهاي معدني با عمر كاري معيني طراحي
مي شوند و پس از استفاده بصورت متروكه
رها مي شوند . البته اين عمر در معان مختلف در مقياس وسيعي در حال تغييرات مي باشد .
اما تونلهاي حمل و نقل بعنوان يك سازه دائمي و براي استفاده طولان مدت طراحي مي شوند
و بطور اصولي سيستم نگهداري آنها با تونلهاي معادن متفاوت مي باشد .

از جمله اختلافات ديگر تونلهاي معدني با تونلهاي حمل و نقل ابعاد آنهاست ، تونلهاي معدني ابعاد محدودي دارند و به ندرت ابعاد
دهانه تونل در آنها از 3 متر تجاوز مي كند ، حال آنكه تونلهاي حملو نقل به مراتب ابعاد بزرگتري دارند .
در تونلهاي حمل و نقل پس از خاتمه حفر و احداث تاسيسات بندرت افراد يا گروه كاري در آنها مستقر مي شوند (تونلهاي كوتاه راه) و بجز در مورد تونلهاي بزرگ (تونلهاي مترو) كه گروههايي براي تامين روشنايي و تهويه حضور دارند در تونلها معمولاٌ فرد يا افرادي مستقر نيستند ، حال آنكه در تمام تونلهاي معدني افراد ثابتي جهت نظارت و كنترل بر مسائل فني و ايمني تونل حضور دارند .
مطالعات حفر تونل :
براي حفر تونل مي بايست مطالعاتي پيرامون حفر آن صورت بگيرد . گرچه اين مطالعات زمان بر و پرهزينه مي باشد اما ممكن است بدون انجام آنها اشكالات اساسي در ضمن حفر تونل ايجاد گردد ، كه اين خود باعث افزايش هزينه ها و زمانبري بيشتري نسبت به هزينه ها و زمانبري مطالعات اوليه مي گردد و در گاهي اوقات باعث توقف كامل پروژه مي گردد . گاهي نيز عدم انجام مطالعات دقيق ممكن است باعث ايجاد صدمات جاني گردد .

بعنوان نمونه مي توان پروژه هاي زير را مطرح نمود :
تونل لستربگ در فرانسه كه حفاري آن در سال 1908 ميلادي آغاز و پس از حفر 120 متر از تونل
به علت هجوم شديد آب زيرزميني متروك شد ، البته مدتها بعد مسير اين تونل را تغيير دادند و به اتمام رساندند .
تونل باكس هيل در انگلستان بطول 3.4 كيلومتر كه بدليل عدم انجام مطالعات دقيق باعث كشته شدن 100 نفر از پرسنل آن شد .
بطوركلي هرچند احداث تونل ، خيلي فوري و ضروري باشد ، اما اين تعجيل نبايد مانع انجام تحقيقات اكتشافي گردد ، زيرا نبود اطلاعات ناكافي قطعاٌ زمان حفر تونل را طولاني تر خواهد نمود .
بطوركلي مطالعات مسيريابي را مي توان به شرح ذيل رده بندي نمود :
جمع آوري اطلاعات منطقه
بررسي عكسهاي هوايي و نقشه هاي توپوگرافي منطقه
مطالعات ژئوفيزيكي
حفرگمانه هاي اكتشافي
مطالعات آبشناسي
حفر گالريهاي اكتشافي
آزمايشهاي برجا
بررسي آزمايشگاهي

البته انجام همه موارد در تمام پروژه ها ضروري نيست و تنها وقتي روشهاي ساده تر و كم خرج تر اطلاعات مورد نياز را به دست نداد بايد سراغ روشهاي ديگر رفت .
از ديدگاه مهندسي ، خاك يا سنگ مسير تونل نوعي مصالح ساختماني به شمار ميرود ، بنابراين ويژگيهاي مهندسي آنها را بخوبي شناسايي نمود .
بايد توجه داشت در بسياري از موارد انتخاب زمين مناسب براي حفر ممكن نيست .
بعنوان نمونه در تونلهاي راه آهن چون امكان تغيير مسير براي دستيابي به زمين بهتر وجود ندارد ، مي بايست حفر تونل با توجه به مشخصات همان زمين صورت بگيرد .
درچنين مواردي هدف از مطالعات اكتشافي كسب اطلاعاتي جهت استفاده كمترين پوششهاي لازم سازه زيرزميني بريا پايداري در مقابل عوامل مخرب مي باشد .

كمتر از پنجاه سال از احداث و افتتاح پل بروكلين پل فلزي جهان مي‌گذشت كه در شهر اهواز پايه‌هاي پل فلزي معلق بنا گذاشته شد.
از جمله روايات مربوط به احداث پل، اين که مي‌گويند مهندسي آلماني به اتفاق همسرش كه مهندس نيز بود شروع به ساختمان پل كرد و كار را تا مرحله سوار كردن يكي از هلالي‌ها با موفقيت پيش برد، ولي انگليسيهاي حاكم بر شركت نفت در آن زمان، لوازم و ادواتي كه در اختيار سازنده پل گذارده بودند از جمله جرثقيلي كه با آن هلالي اول را بالا كشيده و مهار كرده بود پس گرفتند كه اين عمل انگليسي ها باعث دق كردن و مرگ مهندس آلماني، سازنده پل شد. ولي بعد از چندي، سرانجام زن مهندس آلماني كمر همت بست و با ابتدايي‌ترين وسايل ممكن آن زمان و بكار گرفتن چند دوبه بجاي جرثقيل، هلالي دوم را بر اسكلت پل سوار كرد و ساختمان آن را بپايان رسانيد و پل را آماده تحويل و بهره‌برداري كرد.
نحوه بسته شدن قرارداد و چگونگي اجراي پل:

در تاريخ 10خرداد 1312 از طرف رياست اداره بهره برداري راه ‌آهن ناحيه جنوب اهواز (اريك كسوندسن) و معاونت فني و مهندسي سيف‌ الله ‌خان مشاور پروژه ساختمان، يك پل جديد بر روي رود كارون جهت عبور و مرور اهالي شهر اهواز در يازده صفحه به وزارت كل طرق و شوارع داده و سه محل براي احداث پل پيشنهاد گرديد. تا اين زمان تنها پل معلق بر روي رودخانه كارون پل فلزي راه آهن (پل سياه) بود كه براي اتصال راه‌آهن سراسري به بندر امام خميني در سال 1308 احداث شده است.

در تاريخ 17 خرداد 1313 قراردادي در 12 ماده بين ميرزا علي‌خان منصور وزير طرق و شوارع ايران و اسكارليندال نماينده شركت سوئدي سونسكاانتر پرناداكتي پولاكت منعقد و طبق قرارداد مسئوليت ساختمان پل كارون اهواز و امتحان زمين و تهيه نقشه‌هاي اصلي به شركت مذكور كه به اختصار (سنتاب) ناميده مي‌شد واگذار گرديد، كل هزينه عمليات مربوط به پل كارون كه بايستي به موجب قرارداد پرداخت مي‌شد، مجموعاً پنج ‌ميليون و هفتصد و هشت هزار ريال (000/708/5 ريال) برآورد گرديد. كه پرداخت آن طي 12 فقره چك به عهده بانك ملي ايران واگذار گرديد. فولاد مورد نياز و ساير مصالح و لوازم ساختمان پل از طرف شركت سنتاب پس از تاييد رسمي سفارت ايران در استكلهم به كشور سوئد داده شد.
بر اساس ماده 3 اين قرارداد انجام كار بعد از تصويب نقشه‌هاي تفصيلي و امضاء قرارداد بيست ماه تعيين گرديد و طبق شش ماه شركت سنتاب موظف بود يك نفر نماينده با اختيارات تام براي مذاكرات و تصميمات مربوط به امور ساختمان در محل كار تعيين نمايند و در همين بند از قرارداد اداره راةآهن جنوب نيز نماينده وزارت طرق و شوارع به منظور نظارت در اجراي عمليات ساختماني، طبق نقشه‌هاي مصوب معرفي گرديد.
يك ماه بعد از تاريخ 20 مرداد 1313 گونتربرگ از طرف شركت سنتاب به سمت رياست ساختمان پل اهواز منصوب و بعنوان نمايندة شركت مذكور به اهواز اعزام شد. مهندس سيف‌الله‌خان مشاور از طرف وزارت طرق و شوارع به نمايندگي انتخاب شد.

در اوايل مهرماه 1313 موقعيت خط وسط پل بر روي رود كارون تعيين و در دوم شهريور همان ماه به منظور استحكام زمين براي شالوده ريزي پايه‌هاي پل از شركت نفت درخواست وسايل حفاري شده كه در اواخر همين ماه يعني در 28 مهرماه 1314 اولين پي‌كني آن آماده گرديد و تا 20 بهمن‌ماه همان سال پنج پايه از هفت پايه اصلي پل بر اساس طرح (ك. لوبرك استاد آكادمي استكهلم) پي‌كني و بتون‌ريزي شد. در ماههاي ارديبهشت و تير ماه سال 1314 دو پايه باقيمانده آن تكميل شد. فطعات فلزي پل كه در كارخانه «مولارك استاد» سوئد ساهته گرديد بهم متصل، سپس از «دوبه» راه‌آهن بوسيله جرثقيل كشتي فلورستان متعلق به كمپاني استريل در روز 18 مرداد 1314 اولين قطعه آهن پل فلزي اهواز بالا كشيده شد.
در 12 مرداد 1315 بتون‌ريزي سرتاسري پل به پايان رسيد و در 15 مرداد آسفالت سطح اتومبيل روي پل آغاز شد و در 24 مرداد همان سال ضمن شروع سيم كشي برق جهت روشنايي پل از سوي شركت سنتاب اعلام شد كه پل اهواز 14 روز ديگر براي تحويل حاضر مي‌شود.
آزمايش پل چهار ساعت و نيم به درازا كشيد و سرانجام در 30 شهريور 1315 با بيش از هفت ماه تأخير با ضمانت بيست و چهار ماهه و عمر مفيد پنجاه ساله به ناحيه راه‌آهن جنوب تحويل داده شد. سپس در تاريخ پانزده آبان ماه 1315 افتتاح و با رعايت اينكه:
1- در موقع عبور، بيش از يك ماشين روي پل در حركت نباشد.
2- چند درشكه پشت سرهم روي پل در حركت نباشد.
3- سرعت حداكثر اتومبيل روي پل 5 كيلومتر در ساعت باشد.
و بنابراين ارتباط عبور و مرور اهالي از شهر قديم اهواز به شهر جديد آغاز شد.
بازسازي و مرمت عرشه پل معلق:

هدف از اجراي طرح:
- رفع خطرات احتمالي، به لحاظ گذشت 13 سال از عمر مفيد پنجاه ساله پل
- بهينه سازي، مرمت و احياء سمبل تاريخي شهر
مشخصات فني پل:

جنس سازه : بتوني و فلزي
طول: 20/501
عرض: 8/9
سه دهانه: 49 متري
دو دهانه: 130 و 136 متري
دو قوس بتوني: 12 و 20
8 ستون به ضخامت: 20/56
ارتفاع از سطح آب: 13
مراحل اجرايي پروژه:

كه شامل عمليات تخريب بتن كف، نصب قطعات فلزي، بتون ريزي و كف سازي، ساخت نرده مناسب، سند بلاست و رنگ‌آميزي مجدد كل قطعات فلزي پل و نورپردازي با استفاده از فيبر نوري مي‌باشد.
هزينه و روش اجرا:

اين پروژه با اعتبار 5/7 ميليارد ريال و در سه فاز اجرايي برنامه‌ريزي شده است.
- فاز اول شامل سه دهانه وسطي
- فاز دوم شامل دهانه بزرگ غربي
- فاز سوم شامل دهانه بزرگ شرقي

 

 

 

استادیوم ملی پکن توسط معماران سوئیسی DE MEURON و HERZOQ طراحی شده است. و طبق برنامه ریزی از قبل تعیین شده در پایان سال 2007 به پایان رسید.

    این پروژه به علت بهره گیری از ایده های خلاقانه و نوآور در طراحی سازه و پوسته معماری مورد توجه معماران و متقدین هنری بوده است. استادیوم ملی پکن (آشیانه پرنده) نمونه ای برجسته از کاربرد علم زیست سنجی (ارگانیک شکلی) BIOMETRIC در معماری مدرن به شمار میآید.

    در واقع جنبش ارگانیک شکلی (تقلید از طبیعت) جنبش جدیدی نیست. این رویکرد، بازبینی نخستین الهامات بشر از طبیعت به شمار می رود.  

    در سال 2002 کمیته برنامه ریزی شهری پکن، طی مسابقه ای بین المللی که انجام شد، این طرح را به عنوان طرح برنده اعلام کرد، این استادیوم به عنوان محل برگزاری افتتاحیه و اختتمایه مراسم المپیک نیز اعلام شده است.

مشخصات عمومی پروژه:

·         طول بنا: 333 متر

·         عرض بنا: 284 متر

·         ارتفاع بنا: 69 متر

·         ظرفیت استادیوم: ۹۱ هزار نفر

الگو سازه ای: (طراحی سازه ای)

    طراحی و الگوی سازه ای بنا را می توان به سه بخش تقسیم کرد:

1.     هسته بتنی سازه

2.     ستون ها و پوسته معماری که از جنس فلز هستند

3.     سقف استادیوم

    هسته بتنی سازه به شکل سکویی بتنی طراحی شده است که وظیفه جای دادن تماشاچییان و انتقال و هدایت بار زنده استادیوم را به زمین (پی) دارد.

 

 

پوسته فلزی استادیوم که به شکلی، نامنظم  به چشم می خورد، دارای 24 ستون می باشد که دور تا دور این بیضی با فواصل منظم چیده شده اند. و بر روی هر یک خرپایی بزرگ قرار گرفته که وظیفه آن تحمل وزن پوسته و سقف استادیوم است.

    در واقع سازه این پوسته عظیم همین 24 ستون و خرپاها هستند و خطوط منحنی دیگر در پوسته، صرفا برای تکمیل ایده و طرح اولیه معماران آن به نمایش در آمده اند. 

   در اپتدا قرار بود تا سقف بنا به صورت متحرک طراحی شود، اما به دلیل کم شدن بودجه طرح و کاهش آن، سقف به صورت ثابت طراحی و اجرا شد. این موضوع خود باعث شد تا میزان فولاد مصرفی به 40 هزار تن فولاد از 80 هزار تن فولاد تخمین زده شده  کاهش یابد. همچنین این کار باعث کم شدن ضخامت ورق های مصرفی در ساخت 24 ستون خرپاها شد.

    این سقف فولادی (ثابت) به طول 330 متر، عرض 220 متر و وزن 45 هزار تن طراحی و در اکتبر 2006 ساخت آن به پایان رسید.

    به منظور دستیابی به ایده و طرح مورد نظر طراحان، عناصر فولادی پوسته در دیوارها و سقف به صورت یکپارچه اجرا شده اند. این پروفیل های فولادی از ضخامت 1 تا 10 سانتی متری (بسته به نوع و مقدار بار وارده به آنها) طراحی شده اند.

    برای اجرای این پروفیل های یکپارچه که طول تعدادی از آنها به 600 متر هم می رسد، جوشکاری باید در محل انجام می شد، که از مشکلات جوشکاری در محل مطلوب نبودن دمای محیط (به ویژه در فصل زمستان) و دیگری جوش دادن بیش از 128 قطعه برای برخی از قطعات می باشد.

 

پوشش سقف استادیوم:

    بعد از نصب سازه سقف، پوششی از جنس ETFE برای آن انتخاب شد. این پوشش در مساحت 40 هزار متر مربع و در 1038 جزء مختلف به کار رفته است.

 

    اتیل تترا فلوئور اتیلن (ETFE) که فلوئور پلیمری با ویژگیهای کششی مناسب است، برای کاربرد در این پروژه، راه حل خوبی است. به علاوه، مقاوم و سبک وزن است (وزنی معادل یک درصد همان ابعاد شیشه دارد) و شفافیتی بالا برای عبور اشعه مـاوراءبنـفش دارد؛ETFE در مقـابل نور خـورشید فـرسایش نمی یابد و خاصیت عایقی بهتری نسبت به شیشه داراست. همچنین قابل بازیافت بوده و نیز مقاومتی معادل چهارصد برابر وزن خود دارد.

گرچه در برابر ایجاد سوراخهای سطحی حساس است، اما به سادگی با استفاده از نوارهای ETFE می توان آن را تعمـیر نمود.

    شاید منحصر به فرد ترین پوشش به کار رفته در ساخت سقف استادیوم، سیستم بالشتکی آن است، این سیستم در فضای خالی بین دو پوسته سقف قرار می گیرد.

    این بالشتک به منظور تنظیم میزان جریان باد، هوا و نور خورشید طراحی و تعبیه شده است، و با کم و زیاد کردن فاصله دو پوسته از یکدیگر عمل خواهد کرد.

 

 

مواد نانو به موادی گفته می شود که حداقل یکی از ابعاد آن ( طول.عرض.ضخامت)زیر nm 100 باشد.مواد نانو ساختار با توجه به رفتارهای بارزی که از خود نشان داده اند مورد توجه بخش صنعت ودانشگاه در دهه های اخیر قرار گرفته اند. در این میان صنعت ساختمان با توجه به نیازهای خود چه از نظر استحکام . مقاومت و دوام و نیز کارایی بالا از استفاده کنندگان مهم مواد نانو ساختار به شمار می رود .

   1. مقدمه:

یک نانو متر یک هزارم میکرون یا حدود 100000برابر کوچکتر از موی انسان است . به طور کلی در یک تقسیم بندی  عمومی.محصولات نانو مواد را می تئان به صورت های زیر بیان کرد:

فیلمهای نانو لایه: برای کاربرد عمدتاً الکترونیکی.

نانو پوششهای حفاظتی: برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی.حفاظت در برابر عوامل مخرب محیطی.

نانوذرات به عنوان پیش سازنده یا اصلاح ساز:پدیده های شیمیایی و فیزیکی نانو لوله هاونظور از یک ماده نانو ساختار یا واضح تر یک بدنه نانو ساختار. جامدی است که در آن انتظام  اتمی .اندازه کریستالهای تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی در سراسر بدنه در مقیاس چند نانو متری گسترده شده باشد.

خواص فیزیکی و شیمیایی مواد نانو(درشکل و فرمهای متعددی که وجود دارند از جمله ذرات،الیاف.گلوله و ...)در مقایسه با مواد میکروسکوپی تفاوت اساسی دارند .تغییرات اصولی  که وجود دارد نه تنها از نظر کوچکی اندازه بلکه از نظر خواص جدید آنها در سطح مقیاس نانو می باشد.

هدف نهایی از بررسی مواد در مقیاس نانو. یافتن طبقه طبقه جدیدی از مصالح ساختمانی با عملکرد بالا می باشد . که آنه را می توان به عنوان مصالحی با عملکرد بالا و چند منظوره اطلاق نمود.منظور از عملکرد چند منظوره . ظهور خواص جدید و متفاوت نسبت به خواص مواد معمولی می باشد به گونه ای که مصالح بتوانند کاربردهای گوناگونی را ارائه نمایند.

در مطالب بعدی که خواهد آمد مواد نانو ساختاری معرفی خواهند شد که با توجه به نو ظهوربودن چنین موادی می توانند تحولی شگرف در صنعت ساختمان سازی و صنایع وابسته به آن ایجاد کنند.

    2.مواد نانو کمپوزیت:

مواد نانوکمپوزیت بر پایه پلیمر(ماتریس پلیمری)اولین بار در سالهای 70 معرفی شده اند که از تکنولوﮊی سول_ﮊل جهت انتشار دادن ذرات نانو کانی درون ماتریس پلیمر استفاده شده است.

هر چند تحقیقات انجام شده در دو دهه گذشته برای توسعه تجاری این مواد توسط شرکت تویوتا در ﮊاپن در اواخر سالهای 80 صورت گرفته است. ولی رشته نانو کمپوزیت پلیمر هنوز در مرحله جنینی و در آغاز راه می باشد.

 در این شرایط نانو آلومینا .بهترین ساختار نانوئی است که افق جدیدی را در صنعت سرامیک نوید می دهد.زیرا ا کاربرد این مواد پدیده ای است که از نظر مکانیکی .الکتریکی و خواص حرارتی به طور مناسب دارای تعادل بوده و در رشته های مختلف کاربرد دارد.از جمله می توان به چند نمونه اشاره کرد:تکنولوﮊی نانوفلزآرتوناید که اخیراً به طور تجاری .الیافنانویی آلومینا.انقلابی در رشته سرامیک بوجود آورده است. ذرات نانویی غیرفلز مانند:نانو سیلیکا نانو زیرکا و مواد دیگر اصلاح کننده سرامیک ها می باشند.

3.بتن با عملکرد بالا  (1) (HPC

یکی از چالشهایی کهدر رشته مصالح ساختمانی بوجود آمده است .بتن با عملکرد بالا می باشد.این نوع بتن مقاوم از نوع مصالح کامپوزیت بوده و از نظر دوام جزو مصالح کامپوزیت و چند فازی مرکب و پیچیده  می باشد .خواص و رفتار و عملکردبتن بستگی به نانو ساختار ماده زمینه بتن و سیمانی دارد که چسبندگی.پیوستگی و یکپارچگی را بوجود می آورد.

بنابراین .مطالعات بتن و خمیر سیمان در مقیاس نانو برای توسعه مصالح ساختمانی جدید و کاربرد آنها حائز اهمیت می باشد.روش معمولی برای توسعه بتن با عملکرد بالا اغلب شامل پارامترهای مختلف از جمله طرح اختلاط بتن معمولی و بتن مسلح با انواع مختلف الیاف می باشد در مورد بتن به طور خاص. علاوه بر عملکرد با دوام و خواص مکانیکی بهتر .بتن با عملکرد بالای چند منظوره (MHPC) خواص اضافه دیگری را دارا می باشد .از جمله می توان به خاصیت الکترو مغناطیسی.وقابلیت به کارگیری در سازه های اتم(محافظت ازتشعشعات ) و افزایش موثر بودن آن در حفظ انرﮊی ساختمانها و...نام برد.              

 4.نانو سیلیس آمورف:

در صنعت بتن .سیلیس یکی از معروف ترین موادی است که نقش مهمی در چسبندگی و پر کنندگی بتن با عملکرد بالا(HPC)ایفا می کند.

محصول معمولی همان سیلیکافیوم یا میکرو سیلیکا می باشد که دارای قطری در حدود1/0 تا 1 میلی متر می باشدودارای اکسید سیلیس حدود 90% می باشد.

می توتن گفت که میکرو سیلیکا محصولی است که در محدوده بالای اشل اندازه نانو متر جهت افزایش عملکرد کامپوزیت مواد سیمانی به کار برده می شود.

محصول نانوسیلیس متشکل از ذراتی هستند که دارای شکل گلوله ای بوده وبا قطر کمتر از 100نانو متر یا به صورت ذرات خشک پودر یا به صورت معلق در مایع محلول قابل انتشار می باشند.که مایع آن معمول ترین نوع سیلیس می باشد .

این نوع محلول در آزمایشات مشخص در بتن خود تراکم به کار گرفته شده است. نانو سیلیس معلق کاربردهای جند منظوره از خود نشان می دهد مانند:

   . خاصیت ضد سایش

   .ضد لغذش

   .ضد حریق

   .ضد انعکاس سطوح

آزمایشات نشان داده اند که واکنش مواد نانوسیلیس با هیدرواکسید کلسیم در مقایسه با میکرو سیلیکا بسیار سریع تر انجام گرفته و مقدار بسیار کم این مواد همان تاثیر پوزولانی مقداربسیار  بالای میکرو سیلیکا را در سنین اولیه دارا می باشد.

تمام کارهای اجام یافته بر روی کاربرد مواد نانو سیلیس کلوئیدی در بخش اصلاح خواص ریولوﮊی.کارپذیری و خمیر سیمان بوده است.آنچه که در اینجا مطرح است نتایج اولیه محصولات نانو سیلیس با قطری در محدوده 5 تا 100 نانو متر می باشد. 

 5.نانو لوله ها:

همان گونه که در مقدمه مقاله مطرح شد معمولاًالیاف برای مسلح کردن و اصلاح عملکرد مکانیکی بتن بکار برده می شوند.امروزه از الیاف فلزی .شیشه ای .پلی پرولین.کربن و...

در بتن برای مسلح کردن استفاده می شودولیکن تحقیقات روی بتن مسلح شده توسط نانو لوله کربنی انتشار نیافته است تا بتوان از نتایج آن برای مسلح کردن بوسیله نانولوله ها استفاده کرد.نانو لوله کربنی توسط LDJMA درسال1991 کشف شده استو کارهای بسیاری بر روی ساختار نانودر بخش فیزیک کوانتوم انجام یافته است بطوری که تحقیقات نوین بر روی تکنولوﮊی و مهندسی نانو در سطح جهانی نقش اساسی و اصلی بازی می کند. کربن60 و نانو لوله های نوین دارای ساختاری هستند که آنها را ازفولاد قوی تر و بسیار سبک میکند بطوریکه می توانند کشش را بدون شکستن تحمل نمایند و در آینده جایگزین الیاف کربن خواهد شد که در کامپوزیت ها به کار برده خواهد شد.

نانو لوله ها با توجه به تحقیقات انجام شده در مرکز تحقیقات بتن (وابسته به موسسه ACIشاخه ایران) دارای مقاومت کششی بیش از هر نوع الیاف بتنی شناخته شده می باشندو نیز نانو لوله ها خواص قابل ملاحظه حرارتی و الکتریکی از خود نشان می دهند.

بطوریکه هادی بودن حرارت آن ها بیش از دو برابرالماس وهادی بودن الکتریکی آن ها در حدود 1000برابر فلز مس می باشد.

نانو لوله ها طبقه جدیدی از محصولات می باشند که انقلاب جدید در زمینه مصالح و مواد پیشرفته بوجود آورده اند.

یک نسل جدید از نانو کامپوزیت های چند منظوره می توانند به عنوان نانو لوله های کربنی در نقش الیاف مسلح کننده مناسب آن مواد مورد استفاده قرار گیرند . بنابر این نانو لوله های کربنی از اجزای کلیدی بدست آوردن هدف اصلی ذکر شده در فوق به نقش مصالح  ساختمانی با عملکرد بالای چند منظوره.بازی می کنند.

پروفسور نادر هاتف امروز (دو شنبه ۲۳ اردیبهشت ۱۳۸۷)در دانشگاه یاسوج بودند. ایشان عضو هئت علمی دانشگاه شیراز هستند.

 

ایشان در مورد ژئوسنتتیک ها و کاربردهایشان در عمل صحبت کردند. به دلیل دیر رسیدن به جلسه نتوانستم گزارشی تهیه کنم .

 در هر صورت این شما و این هم ژئوسنستیک ها 

---

1- ژئوتکستایل‌ها (Geotextiles)

ژئوتکستایل‌ها غالباً از پلیمرها یا پلی پرپیلن‌ها ساخته شده‌اند. پلی‌پرپیلن‌ها دارای وزن مخصوص کمتر از واحد بوده (9/0 = y) و محکم و بادوام هستند. از الیاف و فیبرهای رشته‌ای پلی‌پرپیلن‌ها در ساخت ژئوتکستایل‌های بافته شده (Woven) و بافته نشده (Nonwoven) استفاده می‌‌شود.

همچنین از فیبرهای پلی‌استر با مقاومت بالا نیز در ساخت ژئوتکستایل‌ها استفاده می‌‌شود. پلی‌استرها دارای وزن مخصوص بزرگتر از واحد (1) و مقاومت بسیار عالی هستند و با اغلب خاکهای موجود در محیط سازگار می‌‌باشند.

به‌طور کلی ژئوتکستایل‌ها به دو نوع اصلی تقسیم می‌‌شوند:

1- بافته شده یا منسوج (woven)

2- بافته نشده یا غیرمنسوج (Nonwoven)

 

 

2- ژئوگریدها (Geogrides)

از انواع محصولات ژئوگریدها، نوع مشبک است که به‌صورت تار و پود، یا فواصل معین، در دو جهت و با مقاومت بالا تولید می‌‌شود.

از این شبکه‌ها به اشکال تک لایه و چند لایه، می‌‌توان، برای مسلح و مقاوم نمودن سطوح خاکریزی، با مساحت کم استفاده نمود. ژئوگریدها ضمن بالا بردن پایداری خاک از تغییر مکان‌های افقی آن جلوگیری می‌‌کند.

3- ژئوکامپوزیت (ترکیب ژئوگرید با ژئوتکستایل) (Geocomposite)

ژئوگریدها با توجه به ساختار و خواص پلیمرها دارای مقاومت نهایی محدود شده‌ای هستند. در یک سیستم مرکب، یک ژئوگرید به همراه ژئوتکستایل برای سهولت، در توسعه سطح خاکریز می‌‌تواند بکار گرفته شود و سپس خاکریز برروی آن اجرا گردد.

ژئوکامپوزیت‌ها همچون کولباندرین (زهکشی عمیق) و یا انکادرین (زهکشی افقی و قائم) در تحکیم اراضی سست، از طریق تسهیل در خروج آب موجود در خاک و جمع‌آوری و هدایت آبهای نشتی و در تماس با سازه‌ها با استفاده از زهکشی‌های قائم و افقی، مورد استفاده قرار گیرد.

1-3- ژئودرین‌ (Geodrain)

یک نوع از ژئوکامپوزیت‌ها به نام آنکادرین به سه لایه کامپوزیتی عایق رطوبتی، زهکشی و جمع‌کنندگی و هدایت و انتقال آب‌گذری، با کاربری بسیار بالایی عمل زهکشی و عایق رطوبتی را در دیواره‌های در ارتباط با خاک انجام می‌‌دهد.

همچنین از نوع دیگری از کامپوزیت‌های آنکادرین با خاصیت زهکشی افقی، جهت ایجاد فضاهای سبز روی پشت بام‌ها و باغ‌های پشت بامی استفاده می‌‌شود. این محصولات با توجه به سبکی وزن، انعطاف‌پذیری، سرعت عمل در نصب و راحتی حمل و نقل، استفاده وسیعی در صنعت ساختمان، در کشورهای اروپایی و آمریکایی، پیدا کرده است. به علاوه نوع دیگری از این محصولات جهت زهکشی و در قالب‌بندی (کفراژ) فونداسیون‌ها و در دیوارهای حائل و یا در زهکشی و تحکیم پارکینگ‌ها و ... مورد استفاده قرار می‌‌گیرد.

کارکرد عمومی محصولات انکادرین به‌طور عمده به‌عنوان زهکش در پشت دیوارهای قائم و حائل لبه جاده، خاکریزها و تونل‌ها و به‌طور افقی به‌عنوان زهکش در زیر محوطه‌های پارکینگ زیر فضای سبز (اماکن ورزشی و استادیوم‌ها) و بام‌ها، سیستم‌های فاضلاب و Landfill است.

4- ژئوممبران (Geomembrane)

ژئوممبران‌ها به‌عنوان یک عایق بسیار مقاوم و کم هزینه و دارای طول عمر زیاد، در بسیاری از صنایع کاربرد دارد که از آن جمله می‌‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

• آب و فاضلاب: از ژئوممبران‌ها جهت ساخت لاگون‌ها، کانال‌های آبرسانی، حوضچه‌ها و استخرها و دریاچه‌های مصنوعی استفاده می‌‌شود. با توجه به اینکه ژئوممبران در تماس با خاک هستند، برحسب لزوم امکان ترکیب آنها با ژئوتکستایل و یا ژئوگریدها میسر است.
• ایزولاسیون سازه‌های زیرزمینی در برابر نفوذ آبهای سطحی و زیرزمینی: در این خصوص می‌‌توان به ایزوله دیوارهای متروهای شهری و سازه‌های هیدرولیکی و غیره اشاره نمود.
• سایت دفن زباله شهری و صنعتی و خطرناک: با استفاده از ژئوممبران می‌‌توان مخازن کاملاً ایزوله از محیط اطراف، جهت دفن زباله‌های شهری و صنعتی ایجاد نمود. ژئوممبران‌ها دارای انواع فراوانی، به لحاظ مقاومت در برابر مواد شیمیایی و مخرب هستند.
• ایجاد و توسعه زمین‌های کشاورزی در محیط‌های نامساعد.

5- ژئوسل‌ها (Geocells)

یک شبکه لانه زنبوری از نوارهای پلی استر نبافته، متصل به یکدیگر، ساخته شده که با دوخته شدن این شبکه‌ها به یکدیگر، فضاهایی مانند لانه زنبور (6 ضلعی) ایجاد شده که با پر شدن از خاک، شن، بتن یا مصالح دیگر، استحکام و صلبیت کافی جهت شیب‌ها، ترانشه‌ها، دیوارها در برابر فرسایش و ریزش ایجاد می‌‌کند.

امروزه پیشرفت صنعت استفاده از ژئوسنتتیک‌ها آنچنان وسیع و گسترده شده است که تقریباً غیرممکن را امکان‌پذیر نموده است، (حتی اسکی نمودن در فضاهای سربسته برروی یخ با استفاده از لایه‌های صفحه‌ای انکادرین).

امروزه نه تنها از مواد ژئوکامپوزیتی جهت سالن‌های اسکیت یخ و برف و استادیوم‌های ورزشی و زمین‌های چمن مصنوعی و درخت‌کاری و فضای سبز بام‌ها استفاده‌های فراوان می‌‌شود، بلکه حتی می‌‌توان با استفاده از تکنولوژی از صنعت ژئوسنتتیک و تلفیق با تکنولوژی‌های دیگر در کشاورزی، همچون آبیاری قطره‌ای، کویرها را نیز آباد نموده مورد بهره‌برداری قرار داد و در نتیجه کمک شایانی به اقتصاد و آبادانی کشورها نمود.

---

پیوست‌

ژئوتکستایل‌های منسوج (Woven Geotextiles)

این ژئوتکستایل‌ها از تک رشته‌های به هم بافته شده (Monofilament) یا چند رشته‌ای‌های به هم بافته شده (Multi Filament) و یا نوارهای منسوج بریده شده (Slim Film Fabric) ساخته می‌‌شود. تهیه این دسته از ژئوتکستایل‌ها، در دو مرحله انجام می‌‌گیرد که عبارتست از:

1- تولید و عمل آوردن الیاف

2- افت الیاف

ژئوتکستایل‌های تک رشته‌ای نسبت به انواع دیگر نفوذپذیری بهتری دارند و برای استفاده به‌عنوان زهکش و یا جهت کنترل فرسایش خاک مناسب هستند.

ژئوتکستایل‌های چند رشته‌ای دارای مقاومت بالایی هستند و اصولاً به‌عنوان مسلح‌کننده کاربرد دارند. ژئوتکستایل‌های تشکیل شده از نوارهای منسوج جهت کنترل رسوبات و محصور کردن لای و لجن، و پایداری جاده‌ها و مسیرها مورد استفاده قرار می‌‌گیرند.

 

ژئوتکستایل‌های غیر منسوج (NonWoven Geotextile)

این نوع ژئوتکستایل‌ها از الیاف کوتاه ]معمولاً [(2.5-10cm) 1-4inch و یا الیاف بلند که به‌صورت رندم در لایه‌هایی برروی یکدیگر، همانند یک شبکه نمدی توزیع شده‌اند، ساخته می‌‌شود. سپس این شبکه‌های نمدی از دستگاههایی، جهت به هم متصل کردن لایه‌ها به یکدیگر، عبور داده می‌‌شوند.

ژئوتکستایل‌های غیرمنسوج در زهکش‌ها، کنترل فرسایش خاک و همچنین جهت پایدارسازی جاده‌ها و مسیرها بر روی خاک‌های حساس به رطوبت کاربرد دارند.

امروزه در اکثر کشورهای پیشرفته ژئوتکستایل‌ها را جهت تسلیح، تقویت و پایدارسازی بستر و ساحل‌های سست و یا احداث راه و راه‌آهن روی بستر باتلاقی، حتی در مواقع دشوار، بدون نیاز به هرگونه لجن‌برداری و یا قلوه‌ریزی و یا احیاء اراضی ساحلی و توسعه بندرگاه‌ها و یا احداث موج‌شکن و دیگر سازه‌های دریایی، روی بسترهای فوق‌العاده سست بکار می‌‌برند.

همچنین از کیسه‌های شنی ژئوتکستایل‌ جهت راه حلی مطمئن برای ترمیم سریع و اقتصادی موقت سازه‌های ساحلی صدمه دیده، استفاده می‌‌شود.

ژئوتکستایل‌ها در تسلیح، فیلتراسیون و حفاظت از کانال‌ها و لوله‌ها نیز کاربرد دارند:

در این مورد ژئوتکستایل‌ها دور لوله قرار می‌‌گیرد و آن را در مقابل آسیب‌های فیزیکی و شیمیایی حفاظت می‌‌کند. به این ترتیب نیاز به ریختن خاک سرندی در اطراف لوله بر طرف می‌‌شود و یا ژئوتکستایل‌ روی کف و بدنه کانال پهن می‌‌شود تا از ورود خاک ریزدانه به داخل کانال در اثر بالا آمدن سطح آب زیرزمینی جلوگیری کرده و در سیستم زهکشی شرکت می‌‌کند. ژئوتکستایل‌ها در اطراف لوله‌های زهکشی زیر خاک به‌عنوان فیلتر بکار می‌‌روند.

مزایای کاربرد این نوع مصالح به‌عنوان فیلتر در ساخت و نصب سریع، صرفه‌جویی اقتصادی، مقاومت شیمیایی بالا، دوام عالی، عدم جدایی بین دانه‌ها به‌عنوان فیلتر در ساخت و نصب سریع، صرفه‌جویی اقتصادی، مقاومت شیمیایی بالا، دوام عالی، عدم جدایی بین دانه‌ها که در فیلترهای خاکی در حین ساخت ایجاد می‌‌شود و کاهش عملیات خاکی می‌‌باشد.

ژئوتکستایل‌ها همچنین روی بدنه لوله و جداره کانال به‌صورت زین اسبی پهن شده و روی آن با خاک پر می‌‌شود و با این عمل نیروی Uplift زیر لوله‌ها توسط ژئوتکستایل‌ از طریق به کشش افتادن (تسلیح)، جذب می‌‌شود.

 

---

استادیوم ویمبلی

این استادیوم که در سال 1924 در شهر لندن ساخته شده بود هم اکنون باز سازی شده است و با گنجایش 90000 صندلی بزرگترین استادیوم فوتبال جهان خواهد بود. نماد قبلی استادیوم دو برج حدودا 30 متری بودند که اکنون با یک قوس به ارتفاع 132 متر جایگزین شده است. این قوس 5000 تن از مجموع وزن 7000 تنی سقف متحرک ورزشگاه را تحمل می کند. این ایده نیاز به ستون در ورزشگاه را مرتفع ساخته است و بنا بر این دید تماشاچیان صد در صد خواهد بود. قوس استادیوم از همه جای شهر لندن قابل دیدن است.

---

ساختمان ایالتی سانفرانسیسکو

 

این ساختمان اولین برج در آمریکا است که در 70 درصد آن، سیستم تهویه مطبوع حذف شده است. نمای خارجی ساختمان که به صورت کامپیوتری کنترل می شود به تغییرات جوی حساس است و ساختمان را با شرایط محیط هماهنگ می کند. در همه جای این سازهسیستم تهویه طبیعی وجود دارد.

---

فروشگاه اپل

صفحات ساندويچي ( 3D ) از يک لايه پلي استايرن به ضخامت حداقل 4 سانتيمتر و دو شبکه ميلگرد جوش شده در دوطرف اين لايه تشکيل شده است . براي انتخاب عرض و ارتفاع پانلها استفاده از مدل 30 سانتيمتر توصيه مي شود ( عرض هاي 90 – 120 – 150 سانتيمتر و ارتفاع 270 و 300 سانتيمتر ) ، وزن متوسط هر صفحه با اندازه 300 * 150 سانتيمتر و بدون بتن سبک بوده و به سادگي توسط يک کارگر قابل حمل و نصب مي باشد و سرعت عمل در نصب نيز قابل ملاحظه است .
مقاومت صفحات در برابر آتش سوزي مناسب بوده و در جهت بهبود آن بکارگيري لايه مقاوم در برابر آتش سوزي توصيه مي شود .
با توجه به وجود لايه عايق بتن ، بکارگيري اين صفحات علاوه بر بهبود خاصيت عايق حرارتي و صوتي بودن ديوارها باعث سبک سازي بنا خواهد شد که جدا از کاهش حجم مصالح مصرفي باعث کاهش جرم ساختمان خواهد شد .
استفاده از اين صفحات در پارکينگ ساختمانها ايجاد محدوديت نموده و لذا در شرايط لزوم تأمين پارکينگ در طبقات زيرين ساختمانها ، بکارگيري سيستم ترکيبي متشکل از اسکلت فلزي با بتن آرمه و صفحات ساندويچي به عنوان عامل جداکننده مورد توجه مي باشد .
با توجه به اطلاعات بدست آمده از کشورهاي اروپايي ، غالب ساختمانهاي اجرا شده به اين روش در حد يک يا دو طبقه بوده است . لذا طرح و اجراي ساختمانها با تعداد طبقات بيشتر نياز به مطالعات ويژه داشته و در اينصورت مطالعات مهندس طراح بايد پاسخگوي شرايط آئين نامه هاي معتبر باشد .

مزایای استفاده از این پنل ها
 · سبکي ديوارهاي ساخته شده از پانلهاي ساندويچي در مقايسه با ديگر مصالح
· سرعت حمل و نقل و سهولت پانلهاي ساندويچي در ارتفاع
· مقاومت زياد در برابر نيروهاي برشي ناشي از زلزله
· عايق در مقابل حرارت ، برودت ، رطوبت و صدا
· مقاوم در برابر آتش سوزي بعلت وجود قشرهاي بتوني طرفين پانل ساندويچي
· نفوذناپذيري ساختمان در مقابل حشرات
· امکان حمل و بکارگيري پانلهاي ساندويچي در مناطق صعب العبور جهت احداث ساختمان بدون نياز به کارگران متخصص
· دستيابي به فضاي مفيد بيشتر بعلت ضخامت ناچيز ديوارهاي پانل ساندويچي
· آزادي عمل در اجراي طرحهاي متنوع به علت انعطاف پذيري قطعات پيش ساخته پانلهاي ساندويچي
· صرفه جويي در هزينه پي سازي و اسکلت ساختمانهاي بلندمرتبه بدليل وزن اندک قطعات سقف و ديوار پانلهاي ساندويچي
· صرفه جويي در هزينه تهويه مطبوع ساختمان در تابستان و يا زمستان بدليل جلوگيري از تبادل حرارت و يا برودت و در نتيجه صرف انرژي کمتر
· افزايش عمر مفيد ساختمان و دستگاههاي تأسيساتي آن
· عدم نفوذ نسبي آلودگي صوتي و ايجاد آرامش براي ساکنين ساختمان در شهرهاي بزرگ
· بازگشت سرمايه گذاري در امور ساختمان سازي در کوتاهترين زمان
· عبور دادن لوله هاي آب و فاضلاب و برق و تلفن به سادگي از زير شبکه پانل و نصب چهارچوب دربها و کلاف فلزي پنجره ها قبل از بتن پاشي و کلاً اجراي تأسيسات ساختمان با کمترين هزينه
· عدم نياز به کنده کاري و تخريب تأسيساتي ديوارها و سقف و در نتيجه عدم ايجاد نخاله هاي انباشته که صرفه جويي در هزينه و وقت را بدنبال دارد . پس از بتن پاشي طرفين پانلها با ضخامت حداقل 4 سانتيمتر ، پانلها بي نياز از ملات گچ و خاک ميباشد و با اجراي پلاستر گچ ( سفيدکاري ) ، ديوارها و سقف آماده براي نقاشي خواهد بود .
· حذف نعل درگاه در سيستم پيشرفته پانلهاي ساندويچي .
· حمل و نقل پانلهاي ساندويچي با هزينه اندک صورت مي گيرد . بطور مثال يکدستگاه تريلر قادر است حدود 1000 متر مربع پانل سانويچي را حمل کند .
· استفاده از ديوار و سقف پانلهاي ساندويچي در ساختمان سازي ، بهره وري مناسب آهن آلات مصرفي را موجب ميگردد . بطور مثال باصرف 17 کيلوگرم در متر مربع فولاد بصورت مفتول و ميلگرد مي توان يک واحد مسکوني يک طبقه را بنا کرد

استفاده از این یونیلیت ها از نظر هزینه نزدیک 20 درصد گرانتر از مصالح روتین مثل آجر و بلوک های بتنی است ولی از نظر زمان اجرا قریب به سه برابر تندتر از مصالح متداول است که این خود یکی از مزیت های این بلوک های سقفی میباشد.

مقاومت این بلوک ها بحدی بالا است که در بم از مصالح ساختمان سازی مورد قبول مهندسان بین المللی است چنین بلوک ها در برابر زلزله مقاومتی بسیار خوبی دارند زیرا از چهار طرف به وسیله ی میلگرد به اسکلت ساختمان جوش داده میشوند. بعد از این نیز توسط پلاستر ماسه و سیمان پوشانده میشوند.

کشورمان ایران نیز ازدو سال پیش به فناوری تولید این بلوک ها دست یافته است. در ایران نخستین بار شرکت پوما این بلوک ها را تولید کرد.

این یونیلیت ها ازمقاومت در برابر آتش سوزی به سه نوع تقسیم میشوند که نوع برتر آنها به هیچ وجه شعله ور نمی شوند . گفتنی است که بلوک های سقفی نیز از همین جنس میباشند که از مقاومت بیشتری در برابر فشار نسبت به نوع دیواری دارند ولی از نظر مقاومت در برابر آتش سوزی ضعیف تر اند.