مصالح ساختمانی مواد اساسی ساخت و ساز هستند که ویژگی ها، سبک و جلوه های ساختمان را تعیین می کنند. مصالح ساختمانی سنتی عمدتاً شامل سنگ، چوب، آجر سفالی، آهک و گچ است، در حالی که مصالح ساختمانی جدید شامل فولاد، سیمان، بتن، شیشه و … است. هر یک از آنها دارای ویژگی های متمایزی هستند و نقش مهمی در ساخت و ساز دارند.

در اغلب موارد، مواد و فناوری به عنوان دو نهاد متمایز در صنعت ساخت و ساز در نظر گرفته می شوند. با این حال، ما اکنون یک گام رو به جلو برداشته ایم تا مواد معمولی را با خود فناوری برای تولید مصالح ساختمانی پیشرفته ترکیب کنیم. این مواد جدید علاوه بر کارایی بالا، از نظر زیست محیطی نیز پایدار هستند.

چرا به مصالح ساختمانی پیشرفته نیاز داریم؟

با شنیدن اصطلاح “مصالح ساختمانی” چه چیزی به ذهن شما خطور می کند؟ شاید همانطور که جلوتر گفتیم و رایج است چوب، فولاد یا آجر. بتن مولد نور، بیوپلاستیک یا میله های رشته ای. این مصالح ساختمانی جدید جدید مبتکرانه هستند و معماران را قادر می‌سازند تا طرح‌هایی نزدیک‌تر به دیدگاه‌های خود ایجاد کنند و مهندسان را قادر می‌سازد تا سازه‌هایی را به اشکال و تکنیک‌های ساخت‌وساز که قبلاً دیده نشده‌اند بسازند. بسیاری از مصالح ساختمانی که امروزه به آنها تکیه می کنیم، از منابع تجدید ناپذیر و تجدیدپذیر ساخته شده اند. مواد تجدید ناپذیر خطر تخلیه دیر یا زود در آینده را به همراه دارند. مواد تجدید پذیر بهتر عمل می کنند، اگرچه ممکن است در فرآیند به دست آوردن این مواد از طبیعت به محیط زیست آسیب برسانیم.

این مصالح ساختمانی پیشرفته با تحقیق و تجزیه و تحلیل فشرده برای حل مسائل مختلفی که امروزه در ساخت و ساز با آن مواجه است، توسعه یافته اند. بسیاری از آنها هنوز به طور گسترده در صنعت مورد استفاده قرار نگرفته‌اند، اما می‌توان انتظار داشت که با مقرون به صرفه‌تر شدن و در دسترس‌تر شدن مواد، این تغییر کند.

حال میخواهیم به چند مورد از این مواد بپردازیم که به عنوان مصالح ساختمانی جدید مورد استفاده قرار می گیرند:

پوشش زغال سنگ زیستی

استارت‌آپ «Made of Air» مستقر در برلین، یک بیوپلاستیک غیر سمی از زباله‌های جنگلی و کشاورزی ساخته است. کربن را جذب می کند و می تواند برای همه چیز از نمای ساختمان، مبلمان، فضای داخلی، حمل و نقل و زیرساخت های شهری استفاده شود.

مواد بازیافتی از 90 درصد کربن تشکیل شده و قادر به جذب CO2 از جو است و خود یک ماده کربن منفی است.

مواد متخلخل و غنی از کربن، کربن را بسیار موثر حفظ می کند. برخلاف زیست توده در حال تجزیه، که به سرعت کربن خود را به اتمسفر باز می‌گرداند، بیوچار برای صدها یا حتی هزاران سال پایدار می‌ماند. این ماده که ساخته شده از پلاستیک بیوچار می باشد ارزان تر از پلاستیک های زیستی معمولی است، اما همچنان گران تر از مواد نفتی است.

میلگرد کنف

محققان موسسه پلی تکنیک Rensselaer در ایالات متحده یک جایگزین کنف برای تقویت فولادی اختراع کرده اند که به ادعای آنها از مشکل خوردگی جلوگیری می کند و انتشار کربن در طول ساخت و ساز را کاهش می دهد.

آرماتور کنفی را می توان برای حمایت از سازه های بتنی به همان روشی که امروزه از فولاد و سایر آرماتورها استفاده می شود استفاده کرد، اما به دلیل ترکیب مواد و دوام آن، اثرات زیست محیطی کمتری دارد.

در حال حاضر زنگ زدگی آرماتورهای فولادی دلیل اصلی تخریب پیش از موعد سازه هایی مانند پل ها، جاده ها، سدها و ساختمان ها می باشد. تقویت کننده ابتکاری کنف دوام و محافظت سه برابر در برابر خوردگی را فراهم می کند. علاوه بر این، بر خلاف تقویت الیاف شیشه در سازه هایی که به ویژه در معرض خوردگی هستند، تقویت کنف نیازی به مصرف انرژی زیادی برای تولید و نصب ندارد، که آن را به یک راه حل سازگار با محیط زیست تبدیل می کند.

آلومینیوم شفاف

در مقالات قبلی در مورد چوب شفاف صحبت کردیم. در این قسمت میخواهیم درمورد آلومینیوم شفاف صحبت کنیم. این ماده به عنوان یک ماده آینده مورد استقبال قرار گرفته است، زیرا در فیلم Star Trek در سال 1986 به نمایش درآمد! تفاوت بین نسخه فیلم و مواد واقعی که اکنون داریم این است که در فیلم، آلومینیوم شفاف از آلومینیوم عنصری خالص ساخته شده است در حالی که در دنیای واقعی آلومینیوم شفاف یک آلیاژ سرامیکی است. بسیار بادوام است و اعتقاد بر این است که در برابر خوردگی و اکسیداسیون مقاوم است، در حال حاضر به عنوان شیشه ضد گلوله و در سایر سیستم های امنیتی استفاده می شود. نکته منفی این است که گران است. با این حال، هنگامی که قیمت کاهش می یابد، می توان انتظار استفاده بسیار گسترده تری از این ماده شگفت انگیز را برای پنجره ها، نماها یا حتی سازه های زیر آب داشت. ممکن است این ماده مقرون به صرفه و بادوام باشد که امروزه صنعت ساخت و ساز ما به آن نیاز دارد.

FLEXICOMB

Flexicomb از طبیعت الهام گرفته شده است – همانطور که ممکن است از شکل آن حدس بزنید، ساختار این ماده از لانه زنبور الهام گرفته شده است. این ایده بسیار ساده به طرز شگفت انگیزی انعطاف پذیر و کاربردی است. این ایده برای اولین بار در دانشگاه ییل ظاهر شد، جایی که محققان ساختار لانه زنبوری را مورد مطالعه قرار دادند. با ترکیب نی های نوشیدنی در یک آرایه، به راحتی می توان ساختاری شبیه لانه زنبور ایجاد کرد. همچنین این فرصت را برای بازیافت یا بازیافت یک مزاحم پلاستیکی رایج – نی نوشیدنی – ارائه می دهد.

در Flexicomb، هزاران لوله پلی پروپیلن محکم به یک ماتریس انعطاف‌پذیر متصل شده‌اند که می‌توان به آن اشکال مختلف داد. این سازه ها نیمه شفاف هستند، بنابراین اغلب برای ساخت عناصر نورپردازی تزئینی استفاده می شود. و در دکوراسیون داخلی بسیار مورد استفاده می تواند قرار بگیرد.

چوب لمینت شده

این یک ماده نوآورانه است که از چوب در تمام عناصر خود استفاده می کند. چوب به صورت صفحات فشرده شده و لمینیت می شود و آن را به یک بلوک جامد تبدیل می کند که بسیار قوی تر از چوب معمولی است.

در این دسته، انواع فرعی مانند چوب چند لایه را خواهید یافت. چوب چند لایه از چند تکه الوار به هم چسبیده تشکیل شده است که برای ایجاد تیرهای قوی استفاده می شود. الوارهای متقاطع از تکه‌های چوبی ساخته شده‌اند که در جهت‌های متناوب قرار گرفته‌اند تا پانل‌های بزرگی ایجاد کنند که بتوانند بارهای سنگین را تحمل کنند. هر دو نوع چوب در برابر آتش بسیار مقاوم هستند. لایه های بیرونی هنگام سوزاندن، ذغالی ایجاد می کنند که به عایق بندی بقیه چوب کمک می کند. در طول آزمایشات مقاومت در برابر آتش، آنها توانایی حفظ یکپارچگی ساختاری خود را نشان دادند. استفاده از چوب جامد جذب کربن را در حین رشد درختان و در حالی که چوب در ساختمان ها استفاده می شود، تسهیل می کند. بر اساس یک مطالعه منتشر شده در مجله جنگلداری پایدار، در صورت استفاده از جنگلداری پایدار، 14 تا 31 درصد از انتشار جهانی گازهای گلخانه ای را می توان با جایگزینی مواد مورد استفاده در ساختمان ها و پل ها با چوب جلوگیری کرد.

بیوپلاستیک

اخبار مربوط به پلاستیک‌ها که باعث آسیب‌های گسترده به محیط‌ زیست می‌شوند بسیار تکان دهنده هستند. نه تنها باید این مشکل بزرگ  را  حل  کنیم، بلکه باید استفاده از پلاستیک های تجزیه ناپذیر را نیز کاهش دهیم. یک راه حل مناسب بیوپلاستیک است. بیوپلاستیک معمولا از یک منبع گیاهی ساخته می شود. هنگامی که متلاشی می شود، کیفیت خاک را کاهش نمی دهد و به محیط زیست آسیب نمی رساند. در حال حاضر، بیوپلاستیک هنوز یکی از مصالح ساختمانی رایج نیست، اما برای ظروف غذا و وسایل کوچکتر خانگی استفاده شده است. پروژه غرفه ArboSkin توسط ITKE دانشگاه اشتوتگارت (موسسه سازه‌های ساختمانی و طراحی سازه)، که از پلاستیک زیستی با 90 درصد مواد تجدیدپذیر ساخته شده است، ثابت می‌کند که پلاستیک زیستی دارای پتانسیل بسیار زیادی به عنوان یک ماده ساختمانی است. حال جالب است بدانید بخاطر ساخت گیاهی این ماده قابل استفاده به عنوان خوراک دام نیز می باشد.