ایران ترجمه – مرجع مقالات ترجمه شده دانشگاهی ایران

نانو تکنولوژی یک راه حل مهندسی پیشگیری از معایب زیر ساختارهای بزرگراهی

نانو تکنولوژی یک راه حل مهندسی پیشگیری از معایب زیر ساختارهای بزرگراهی

نانو تکنولوژی یک راه حل مهندسی پیشگیری از معایب زیر ساختارهای بزرگراهی – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه راه – ساختمان، معماری، عمران
مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات رایگان

مطالعه ۲۰ الی ۱۰۰% رایگان مقالات ترجمه شده

۱- قابلیت مطالعه رایگان ۲۰ الی ۱۰۰ درصدی مقالات ۲- قابلیت سفارش فایل های این ترجمه با قیمتی مناسب مشتمل بر ۳ فایل: pdf انگیسی و فارسی مقاله همراه با msword فارسی  

چگونگی سفارش

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه (شماره حساب) ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.com شامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر
مقالات ترجمه شده راه و ساختمان، معماری، عمران، ایران ترجمه - irantarjomeh
شماره
۸۲
کد مقاله
CVL82
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
نانو تکنولوژی یک راه حل مهندسی پیشگیری از معایب زیر ساختارهای بزرگراهی
نام انگلیسی
Nanotechnology as a Preventive Engineering Solution to Highway Infrastructure Failures
تعداد صفحه به فارسی
۳۶
تعداد صفحه به انگلیسی
۷
کلمات کلیدی به فارسی
نانو تکنولوژی, نوآوری, مواد ساخت و ساز, توسعه پایدار, رو سازی, زیر ساختار, نوآوری در ساخت و ساز, رو سازی جاده, حمل و نقل پایدار
کلمات کلیدی به انگلیسی
Nanotechnology, Construction innovation, Materials, Sustainable transportation, Road pavement
مرجع به فارسی
جامعه آمریکایی مهندسین راه و ساختمان
دپارتمان مهندسی راه و ساختمان، دانشگاه نیجریه
دپارتمان مهندسی راه و ساختمان، MIT، کمبریج، ماساچوست، ایالات متحده
ژورنال مهندسی و مدیریت ساخت و ساز
مرجع به انگلیسی
American Society of Civil Engineers; JOURNAL OF CONSTRUCTION ENGINEERING AND MANAGEMENT
قیمت به تومان
۱۵۰۰۰
سال
۲۰۱۳
کشور
ایالات متحده – نیجریه
نانو تکنولوژی یک راه حل مهندسی پیشگیری از معایب زیر ساختارهای بزرگراهی
جامعه آمریکایی مهندسین راه و ساختمان
دپارتمان مهندسی راه و ساختمان، دانشگاه نیجریه
دپارتمان مهندسی راه و ساختمان، MIT، کمبریج، ماساچوست، ایالات متحده
ژورنال مهندسی و مدیریت ساخت و ساز
۲۰۱۳
چکیده
این مقاله نتایج تحقیقات در خصوص کاربرد نانو مواد جهت ارتقای کیفیت و دوام زیر ساختار جاده ها و بزرگراه ها را مورد بررسی قرار می دهد. این تحقیق خرابی های مربوط به زیر ساختار در ارتباط با حمل و نقل جاده ای و امکانات مرتبط با راه حل های مهندسی پیشگیرانه با استفاده از نانو تکنولوژی را ارائه می نماید. براین مبنا، تست های آزمایشگاهی بر روی نمونه های خاک فراوری شده / نشده کشور نیجریه (یعنی خاک های لاتریت، خاک رس، و خاک سیاه) اعمال شد تا قابلیت بررسی تغییرات در خواص اساسی ژئوتکنیکی آن ها وجود داشته باشد. استانداردهای متعارف مهندسی برای این آزمایشات به کار گرفته شده و نتایج آن تحت تجزیه و تحلیل قرار گرفت. تست های آزمایشگاهی نشان دهنده آن هستند که خاک های لاتریت و رسی فراوری شده سبب ارتقای حد مایع، حد پلاستیسیته و شاخص ترک خوردگی با توجه به خواص آب گریزی آن ها شده است. نسبت باربری کالیفرنیا (CBR) تا حد ۸۷-۱۲۵% ارتقا یافته است. با این وجود، نمونه خاک سیاه صرفاً قابلیت پشت سر گذاشتن آزمایش آب گریزی را داشت. خاک سیاه، حتی پس از فراوری با نانو مواد، از هیچ گونه مقاومت باربری در آزمایش CBR برخوردار نبوده است. این مقاله مشخص می سازد که چگونه قابلیت استفاده از نانو مواد در ارتباط با مواد مهندسی ساخت و ساز (انواع خاک های لاتریت و خاک رس) و کاربرد آن در رو سازی جاده ها، با توجه به تغییر خواص ژئوتکنیکی طبیعی آنها، وجود دارد. نوآوری در ساخت و ساز منجر به ایجاد خواص عملکرد ارتقا یافته در این زمینه شده است. این مقاله همچنین دارای یک نقش آموزشی نیز می باشد که از طریق به بحث گذاری علوم پایه و شیمی واکنشی که مشخص کننده فرایندهای تبدیل مواد و ارتقای عملکرد آن ها می باشد در این زمینه نقش خود را ایفا می نماید. چنین نقشی در ارتباط با ویژگی های عملی مهندسی ساخت و ساز و قابلیت های دوام، ویژگی های اقتصادی و زیر ساختار بزرگراه ها به صورت پایدار از جمله موارد دیگر مطرح شده به شمار می آید. این مقاله همچنین نتایج تجربی را مورد بحث قرار داده و توصیه هایی را برای تحقیقات آتی عرضه می نماید.
کلمات کلیدی: نانو تکنولوژی، نوآوری، مواد ساخت و ساز، توسعه پایدار، رو سازی، زیر ساختار، نوآوری در ساخت و ساز، رو سازی جاده، حمل و نقل پایدار.
 
مقدمه و سابقه تحقیقات
در خلال سالیان اخیر، چندین سازمان مهندسی حرفه ای اقدام به انتشار گزارشات مربوط به زیر ساختار ملی جهت مشخص سازی و ارزیابی مولفه های مرتبط در کشورهای مطبوع خود نموده اند. مثال چنین گزارشاتی شامل کشورهای آفریقای جنوبی، انستیتو مهندسی راه و ساختمان (SAICE) (۲۰۱۱)، ASCE (۲۰۰۹) و  انجمن مهندسین نیجریه (NSE) (۲۰۱۰) می باشد. فضای زیر ساختار ساخته شده شامل سازه ها، تاسیسات در سطح کلاس اجتماعی، تاسیسات انرژی (همانند نفت و گاز)، حمل و نقل ( پل های جاده، فرودگاه، راه آهن، بندر و غیره)، آب و سیستم های ارتباطاتی می باشد. این گزارشات نشان دهنده مشکلات جدی پوسیدگی و مسایل دیگر با توجه به دوام و عدم وجود فرایندهای حفظ و نگهداری این گونه از تاسیسات می باشد. چنین مشکلاتی به پروژه های زیر ساختار راه نیز سرایت نموده است که در ارتباط با آن چندین کشور هم اکنون درگیر نقص های جدی در این زمینه هستند که بیلیون ها دلار را شامل می شود. ایالات متحده نیز از این نقص مستثنی نمی باشد و مشکلات مربوطه از نظر ارزشی فراتر از ۱ تریلون دلار آمریکا برآورد شده و حتی چنین مبلغی صرفا جهت حفظ و نگهداری زیر ساخت های موجود ضروری تلقی شده و به چندین برابر این مبلغ برای توسعه زیر ساختارهای جدید به منظور مرتفع سازی نیازهای رشد اجتماعی و گسترش اقتصادی نیاز خواهد بود. میزان نقص زیر ساختارهای کشور نیجریه ۱۰۰ بیلیون دلار آمریکا در سال ۲۰۱۱ تخمین زده شده است.
در کشورهای در حال توسعه، انواع مختلف عیب های جاده ای مد نظر می باشد. بر حسب گزارش زیر ساختار نیجریه که به وسیله NSE (۲۰۱۰) انتشار یافت، چنین مواردی شامل حفره های باریک و عمیق، ترک خوردگی های کوچک و گسترده، بروز عیب در آسفالت و زیر سازی، شسته شدگی جاده و شانه و همچنین بروز نقص در سطح بستر می باشد. عیب های مختلفی نظیر مشکلات بستر جاده، حفره های عمیق، آب شستگی و مشکلات مربوط به آسفالت و شانه به عنوان مسایل جدی به شمار می آیند که سبب خرابی زیر ساختار جاده می گردند. برخی از عوامل بروز چنین مسایلی شامل کیفیت ساخت و ساز، مواد به کار گرفته شده، جزئیات طراحی در پروژه و مراحل توسعه، شکل های سازه ای دفرمه شدگی جاده و دیگر عوامل می باشند. بعلاوه، الگوهای خرابی همانند بروز نقص در بستر، آسفالت، حفره های عمیق، ترک خوردگی های گسترده و مشکلات بروز کرده در شانه ها غالباً معرف بروز مسایل کاملاً جدی از نقطه نظر کیفیت با توجه به راهکارهای عملی طراحی، مهندسی ساخت و مدیریت، مواد به کار گرفته شده و فرایندهای تبدیل مواد می باشد. عوامل ذیل در بردارنده ویژگی های دفرمه شدگی و دوام سازه های به کار گرفته شده در جاده می باشد:
مسایل مربوط به کیفیت مطرح شده قبلی از ارائه پروژه های پایدار و بادوام جلوگیری می نماید، مخصوصاً در کشورهای در حال توسعه این مورد بیشتر احساس می شود. با این وجود، نانوتکنولوژی به عنوان مبحثی به شمار می آید که می توان از آن جهت فراهم آوردن مواد و ساختارهایی استفاده نمود که قابلیت انجام وظایفی را خواهند داشت که با استفاده از مواد مشابه در قالب میکروسکوپی متعارف آن چنین امکانی وجود نخواهد داشت (Rana و همکاران، ۲۰۰۹). نیازی جهت بررسی راه حل های متعارف که قابلیت مخاطب قراردهی ابعاد کیفیت را دارند احساس می شود، چرا که آنها بر روی ویژگی های ارائه زیرساختارهای پایدار و مؤلفه های مهندسی ساخت و ساز تأثیرگذار هستند (Ugwu، ۲۰۱۱).
مقاله جاری نسبت به بررسی این موضوع اقدام می نماید که چگونه نانوتکنولوژی را می توان به عنوان یک راه حل بازدارنده مهندسی در ارتباط با فرآیند ساخت و ساز بکار گرفت. در این مقاله، مهندسی بازدارنده یا پیشگیری کننده به کاربرد اطلاعات و چگونگی تأثیر فناوری (مخصوصاً نانوتکنولوژی) بر روی خواص مهندسی مواد ساخت و ساز اشاره دارد (یعنی خواص ژئوفنی در مورد مواد راه) تا قابلیت کاربرد فناوری به وجود آمده و با استفاده از فرآیندهای مهندسی مواد توان ایجاد مواد دارای عملکرد مناسب و سازگار در این محتوا فراهم شود. بدینسان، نانو مواد را می بایست برای اهداف خاص ارتقای عملکرد لایه های سازه ای جاده ای مدیریت نمود. چنین عملکردی خود ناشی از ارتقای خواص ژئوفنی اساسی نظیر حدهای آتربرگ و CBR می باشد، که غالباً وابسته به کیفیت ساخت و ساز است (همانند فشردگی مکفی غلطکی در طی ساخت و ساز).
تحقیق گزارش شده در این مقاله در ارتباط با راهکارهای مهندسی نوآورانه راه و ساختمان، مدیریت آموزش، تحقیق و توسعه می باشد. این مورد بر روی میزان فراوانی و در عین حال عدم کفایت نوعی مواد ساخت و ساز با توجه به فرآیند مهندسی سازی جهت ارتقای خواص ژئوفنی بحث می نماید. این مقاله همچنین یک رابطه آموزشی از طریق بحث پیرامون شیمی واکنشی یک نانومواد نوعی را عرضه می دارد که در بردارنده فرآیندهای تبدیل مواد و ارتقای عملکرد می باشد. این مورد سبب تسهیل درک بهتر علم بنیادی فراتر از تغییرات مشاهده شده در خاک خواهد شد. به علاوه، چنین موردی سبب ارتقای مؤلفه های بین رشته ای و مابین رشته ای و چند رشته ای در ارتباط با مشارکت های تحقیقاتی خواهد شد (ASCE، ۲۰۰۷، Teizer و همکاران، ۲۰۱۲) تا از این طریق قابلیت ارائه مهندسی نسل بعد به عنوان دانشمندان متبحر وجود داشته باشد، مبحثی که به وسیله Russell و همکاران (۲۰۰۷) ذکر شده است.
ادامه این مقاله به شرح ذیل سازماندهی شده است. این مقاله تحقیقات مرتبط در خصوص کاربرد نانوفناوری در مهندسی راه و ساختمان و بخش ساخت و ساز را ارائه می نماید. متعاقباً این مبحث تشریح کننده طرح های تجربی اصلی و تحقیقات آزمایشگاهی قبل از به بحث گذاری نتایج می باشد. بعداً، مقاله جاری نسبت به بحث پیرامون شیمی واکنشی نانومواد اقدام می نماید که هدف از آن تسهیل درک بهتر علوم بنیادی می باشد که در بردارنده تغییرات ملاحظه شده در خواص ژئوفنی خاک می باشد (همانند آب گریزی، خواص پلاستیسیته و CBR). متعاقباً این مقاله به نتیجه گیری پرداخته و توصیه هایی را برای تحقیقات آتی عرضه می نماید.
 
نانوتکنولوژی در مهندسی راه و ساختمان ـ بررسی تحقیقات مرتبط
نانوتکنولوژی به عنوان یک رشته دارای کاربردهای صنعتی مختلفی می باشد که کاربردهای بیوپزشکی و مهندسی الکترونیک از جمله این موارد است. جهش کوآنتومی از نقطه نظر کاربردی در تعارض با شروع ملایم این پدیده در سال ۱۹۵۹ می باشد آن هم به هنگامی که فاینمن اقدام به ارائه مقالات اولیه خود نمود، “فضای زیادی در این مبحث وجود دارد ـ بنابراین لازم است تا قابلیت ورود به رشته های جدید فیزیک را داشته باشیم”. در این سمینار، که متعاقباً به عنوان مقالات ژورنالی انتشار یافت (Feynman، ۱۹۶۰)، وی در ارتباط با “مسئله دستکاری و کنترل مواد مختلف در یک مقیاس کوچک صحبت نمود” (Feynman، ۱۹۶۰). چنین موردی خبر از ارائه مرزهای نوینی برای محققین در ارتباط با فیزیک اندازه ذره و شیمی مرتبط می داد. این مقاله ویژگی های تئوریکی نانوفناوری را پوشش نمی دهد، در مقابل هدف مبحث جاری حل مسایل مهندسی راه و ساختمان می باشد. برای راحتی درک این موضوع، مقاله جاری یک تعریف مفهومی در ارتباط با نانوتکنولوژی که به وسیله Mann (۲۰۰۶) ارائه داده است را مطرح می نماید که بر این مبنا “… این فناوری به عنوان یک مؤلفه قابل توجه به ما اجازه توسعه موادی را خواهد داد که دارای خواص ارتقاء یافته یا خواص کاملاً جدیدی می باشند”. بررسی این مبحث نشان دهنده پیشرفت های سریع در ارتباط با نانوتکنولوژی و کاربردهای آن در حوزه های مختلف است. چنین کاربردهایی شامل نواحی موضوعی گسترده، نظیر اندازه گیری در محیط، مواد پایدار و منابع پایدار، و همچنین فرآیندهای تولید پایدار را شامل می شود (NSTC، ۲۰۰۳). محققین مختلفی کاربردهای بالقوه این فناوری در فرآیند ساخت و ساز را مشخص ساختند. با این وجود، غالب کاربردهای قابل توجه بر مبنای بازنگری های مباحث مطرح شده است که البته در بردارنده تحقیقات تجربی پشتیبان مکفی نمی باشند. به علاوه، نیاز جهت بررسی ویژگی های دیگر این فناوری قبل از کاربرد صنعتی بزرگ مقیاسی آن وجود دارد. نواحی مرتبط با تحقیقات آتی شامل هزینه های چرخه عمر، تأثیرات محیطی، مسایل اخلاقی و دیگر کاربردهای اجتماعی نانوتکنولوژی می باشد. برخی از این مسایل در مباحث مطرح شده ذیل مشخص شده اند: (Andersen و Geiker ۲۰۰۹، Bartos ۲۰۰۶، NRC ۲۰۰۶، NSTC ۲۰۰۳، Roco ۲۰۰۳، Mnyusiwalla و همکاران، ۲۰۰۳).
طراحی آزمایشی
تحقیقات آزمایشگاهی بین اکتبر ۲۰۰۹ و اکتبر ۲۰۱۰ انجام شد. این بخش تحقیقات آزمایشی انجام شده را مورد بحث قرار می دهد.
روش های استخراج مواد
خاک های مطالعه شده شامل نمونه های حاصله از موقعیت های مختلف ذیل در کشور نیجریه می باشند (این نمونه ها با استفاده از آگر دستی حاصل شدند):
  • خاک Mfamosing، خاک ماسه ای رسی قهوه ای رنگ از منطقه کراس ریور در جنوب نیجریه ( این نمونه از عمق ۵/۲ متری حاصل شده است)
  • خاک Nru، یک خاک لاتریتی از منطقه Nru (دانشگاه Nsukka نیجریه) ایالت Enugu در جنوب نیجریه (این نمونه از عمق ۲ متری حاصل شد) و
  • خاک Obollo-eke، یک خاک تیره رنگ از منطقه Obollo-eke در شهر Nsukka که از عمق ۲ متری حاصل گردید.
راهکارهای تست آزمایشگاهی: بررسی اجمالی
مواد خاک در حالت های طبیعی و بدون صدمه دیدگی جمع آوری شدند. نانو مواد (که از این به بعد تحت عنوان نانو ـ Z خوانده می شود، جهت اجتناب از کاربرد نام تجاری آن) از تأمین کننده مستقر در نیجریه حاصل شد. آزمایشات استاندارد جهت مشخص سازی خواص ژئوفنی نمونه ها در هر دو حالت طبیعی و پس از فرآوری اعمال شدند. فرآوری نمونه شامل نمونه های خاک ترکیبی با محلول نانو ماده با سطح غلظت مختلف رقیق گردیدند. این حالت شامل ترکیب با نانو ـ Z مختلف می باشد: نسبت های آب بر مبنای حجم (همانند ۱:۱۵۰، ۱:۲۰۰ و ۱:۳۰۰). با توجه به انجام آزمایش برای یک خاک فرآوری نشده، راهکار استاندارد دنبال شد اما در عین حال صرفاً از آب رقیق شده استفاده گردید. تست های آزمایشگاهی شامل آنالیز مواد الک شده (با توزیع اندازه ذره)، آتربرگ (ثبات) آزمایشات حدی، میزان رطوبت بهینه (OMC)، آزمایشات فشردگی و CBR اعمال شدند. بخش های ذیل به طور مختصر روش های آزمایشگاهی را توصیف می کنند.
رویه های تست آزمایشگاهی: حدود آتربرگ
آزمایشات استاندارد با استفاده از ابزاره کاساگراند انجام شد. این رویه چندین دفعه برای هر آزمایش حدی آتربرگ [حد پلاستیسیته (PL)، حد مایع (LL)، و حد ترک خوردگی یا چروکیدگی (SL)] انجام شد و مقدار میانگین در هر بار محاسبه گردید.
رویه های تست آزمایشگاهی: میزان بهینه رطوبت
این آزمون به عنوان یک پیش نیاز برای تعیین CBR اعمال شد. علت این امر بدین صورت مطرح شده است که نانومواد با یک خاک مشخص با توجه به مقدار OMC ترکیب گردیده که غالباً بعد از آزمون فشردگی مشخص می شود. هر دو آزمایشات CBR و پراکتور مورد استفاده قرار گرفت. در کلیه موارد مقدار میانگین نمونه های آزمایش شده محاسبه گردیده و بکار گرفته شدند.
 
رویه های تست آزمایشگاهی: نسبت باربری کالیفرنیا
این آزمایش جهت مشخص سازی مقاومت نمونه خاک ها بر حسب مقادیر CBR آنها (%) انجام شد. رویه تست استاندارد نیز بکار گرفته شد. نانو مواد، نسبت های مختلف رقیق شدگی، به ۶ کیلو خاک با توجه به یک مقدار OMC از قبل تعیین شده اضافه شد. پس از ترکیب کامل، برای ۶ ساعت تحت فرآیند خشک شدگی قرار گرفت. متعاقباً خاک به ماشین CBR منتقل شده و اطلاعات مربوط به قالب فوقانی و تحتانی حاصله ملاحظه و ثبت گردید.
نتایج و مباحث
نتایج آزمون حدی آتربرگ
جدول ۲ نشان دهنده نتایج آزمون حدی آتربرگ می باشد. جدول ۲ معرف تغییرات در پلاستیسیته خاک فرآوری نشده اصلی و خاک فرآوری شده است (به جدول ۲ و شکل ۱ رجوع شود). این نتایج نشان دهنده آن هستند که PL و LL به طور کلی در نمونه های خاک فرآوری شده افزایش یافته و این افزایش بیشتر از تراکم های بالاتر نانو ـ Z می باشد: محلول آب. به علاوه یک تغییر پیش رونده در رده بندی خاک و رتبه بندی برای نمونه های فرآوری شده مشاهده شده است (جدول ۲، ستون ۶).
نتایج آزمون CBR
نتایج آزمون CBR نشان دهنده ارتقاء در مقاومت باربری نمونه های خاک تحت بررسی می باشد. با این وجود، خاک تیره صرفاً نشان دهنده نتایج مثبت در آزمون آب گریزی است. این نمونه هیچ مقداری از ویژگی پلاستیسیته حتی پس از فرآوری با نانو مواد را نشان نمی دهد. مقادیر ثبت شده برای کلیه شاخص های حدی آتربرگ قبل و بعد از فرآوری صفر می باشند. عدم چسبندگی خاک تیره هیچ گونه مقاومت باربری در طی آزمون CBR حتی پس از فرآوری با نانو مواد را نشان نمی دهد.
مباحث و نتایج
خاک ماسه ای رسی و خاک لاتریتی نشان دهنده ارتقای معنی داری به هنگام فرآوری با نانو مواد می باشند. برای نمونه ماسه ای رسی، LL، PL، SL، شاخص پلاستیسیته (PI) و CBR به ترتیب به میزان ۳۸/۹، ۲۳/۱۶، ۲۸/۱۵، ۲۶/۲۳ و ۰۰/۸۷% برای نسبت های رقیق شدگی نانو مواد ۱:۵۰۰ با آب ارتقاء یافتند (به جداول ۳ و ۴ رجوع شود). برای نمونه خاک لاتریتی، LL، PL، SL، PI و CBR نشان دهنده ارتقاء در محدوده های به ترتیب ۰۰/۴۵-۰۰/۷، ۷۰/۱۵-۳۴/۶، ۰۰/۴۳-۰۰/۸، ۴۸/۷۴-۶۸/۷ و ۰۰/۱۲۵-۶۰/۹۹% می باشند، که خود منوط به تراکم نانو مواد در محلول آب است (به شکل های ۲ و ۳ و جداول ۳ و ۴ رجوع شود). خاک ماسه ای رسی و خاک های لاتریتی نیز معرف رفتار آب گریزی مثبتی هستند، که خود مشخص کننده فرآیند موئینه ای در نمونه های خاک فرآوری شده می باشد که سبب خارج شدن آب از سطوح آنها شده و از نفوذ آب در داخل لایه های خاک جلوگیری می کند. این مورد را می توان به عنوان یک رفتار مهم در نظر گرفت چرا که این مشخصه تعیین می نماید که مواد مهندسی را می توان به گونه ای طراحی نمود که قابلیت کاهش آب یا زدایش کامل آب از آنها وجود داشته باشد و بتوان از نفوذ آب در داخل آنها جلوگیری کرده و از این طریق از بروز ترک خوردگی ممانعت کرد. این نوع از ترک خوردگی ها غالباً انتشار یافته و منجر به بروز عیب در بخش لایه و آسفالت خواهند شد، که در نهایت سبب فروپاشی زیرساختار جاده می گردند.
شیمی واکنشی نانو ـ Z و تأثیرات آن بر روی خواص خاک
این بخش شیمی نانو ـ Z بکار گرفته شده در این تحقیقات (صنایع Zydex، گزارشات منتشر نشده، ۲۰۱۰) را مورد بحث قرار می دهد. چنین موردی به عنوان یک پیش نیاز جهت درک واکنش ها و تأثیرات آن بر روی خواص ژئوتکنیکی خاک می باشد، که مشخص کننده تحقیقات متعاقب اساسی جهت توسعه نانو مواد ارتقاء یافته و سیستم های مرتبط برای کاربردهای مهندسی ساختمان می باشد.
ترکیب شیمیایی نانو ـ Z
نانو ـ Z یک ترکیب ارگانوسیلین است (شکل ۴). نانو مواد دارای ترکیب شیمیایی ذیل هستند: اکسیژن (۷/۴۶ درصد)، سیلیکن (۰/۲۷%)، آلومینیوم (۱/۸%)، آهن (۰/۵%)، کربن (۰/۳%)، کلسیم (۷/۶%)، منیزیم (۴/۱%) و مواد دیگر (تقریباً ۱/۲%). بخش های ذیل تأثیرات نانو شیمی مواد در ارتباط با تغییرات ملاحظه شده در خواص ژئوتکنیکی خاک را مورد بررسی قرار می دهد.
آب گریزی
در پی آب کافت X (شکل ۴) یک گروه سیلانول واکنشی (Si-OH) شکل گرفت، که قابلیت متراکم سازی با گروه سیلانول دیگر را خواهد داشت، همانند موارد موجود بر روی سطح فیلرهای سیلیسی جهت شکل دهی یک پیوند سیلوکسین (شکل ۵).
حالت پلاستیسیته / شکل پذیری
نانو مواد قابلیت ایجاد پدیده آب گریزی سطح مولکولی از طریق تشکیل پیوندهای سیلکسین با سیلیکات های موجود در خاک را دارد. این فرآیند سبب ایجاد یک پیوند جدید می شود که خود موجب خنثی سازی بار منفی خالص خاک رس گردیده و متعاقباً موجب کاهش لایه آب جذب شده (۱۵–۱۰Å) می شود، که خود مسئول ویژگی پلاستیسیته یا شکل پذیری خاک است. این مؤلفه سبب کاهش پلاستیسیته می گردد (جدول ۳). با توجه به کاهش در نسبت رقیق شدگی (یعنی افزایش در غلظت) نانو مواد، لایه دوبل نفوذ آب جذب شده به صورت قابل توجهی کاهش می یابد که علت آن ایجاد پیوندهای سیلیکسین بیشتر است. چنین موردی تشریح کننده کاهش در ویژگی شکل پذیری با توجه به افزایش در غلظت نانو ـ Z می باشد.
 
بارپذیری
نانو مواد برای آزمایشات CBR در OMC بکار گرفته شد. پیوند سیلکسین شکل گرفته قابل قیاس با پیوند والانس اولیه می باشد که به طور طبیعی در خاک موجود است. این پیوند قوی، پایدار و مقاوم در برابر ورود آب است. این نتایج اولیه در ارتباط با تراکم خاک و افزایش در مقاومت باربری یا بارپذیری قابل توجه می باشد. چنین موردی تشریح کننده افزایش زیاد در CBR است (جدول ۴).
 
نتیجه گیری
این مقاله تحقیقی را مورد بحث قرار می دهد که در آن اقدام به بررسی کاربرد نانو مواد جهت ارتقای خواص ژئوتکنیکی خاک ها برای زیرساختارهای مربوط به بزرگراه (مخصوصاً روسازی بستر جاده) شده است. این مقاله در ارتباط با نوآوری در راهکارهای مهندسی ساخت و ساز، مدیریت و آموزش آن می باشد. علت چنین امری به واسطه کیفیت و ویژگی های عملکرد مواد ساخت و ساز و تأثیر آن بر روی پایداری کلی زیرساختارها است. با این وجود، یکی از عوامل اصلی و اولیه صدمه دیدگی جاده و فروپاشی یا عیب نهایی آن نشت آب در لایه های سازه ای جاده است. تحقیقات گزارش شده در این مقاله اقدام به بررسی این موضوع می نمایند که چگونه قابلیت مخاطب قراردهی چنین مشکلی به صورت مؤثر وجود دارد. تمرکز بر روی این موضوع است که چگونه مواد ساخت و ساز را می توان به گونه ای مهندسی نمود که قابلیت ارتقای خواص ژئوتکنیکی آن به وجود آمده و سازگاری عملکرد بهتری را حاصل نمایند. این فرآیند این موضوع را بحث می نماید که چگونه نانو مواد را می توان جهت کنترل عیب های جاده بکار گرفت (همانند نشت آب و بروز ترک خوردگی های ناشی از حرارت). مواد ساخت و ساز فرآوری شده معرف رفتار آب گریزی هستند، که سبب محدود شدن صدمه دیدگی به واسطه نشت آب از طریق ایجاد یک پوشش ضد آب بر روی کل بستر فوقانی جاده می شود. خواص ژئوتکنیکی دیگر خاک ها نیز به طور قابل توجهی پس از فرآوری آنها با نانو مواد قابل ارتقاء است.
کاربرد نانو مواد به عنوان یک راه حل مهندسی بازدارنده سبب ایجاد فرصت های بیشتری به منظور استفاده از مواد در دسترس محلی گردیده است که نوعاً به صورت طبیعی قابلیت بهره گیری از آنها وجود ندارد. چنین مؤلفه ای سبب ایجاد راهکارهای پایدار مهندسی راه و ساختمان گردیده و سبب ارتقای ایمنی، دوام، ویژگی اقتصادی و پایداری پروژه های جاده ای و حمل و نقل خواهد شد. این مقاله همچنین برخی از تعاملات آموزشی در خصوص مهندسی راه و ساختمان را از طریق بحث پیرامون شیمی واکنشی نانو مواد نوعی ارائه داده است. بنابراین لازم است تا از درک مناسبی در خصوص ریزساختارها، علوم پایه و شیمی برخوردار باشیم تا قابلیت مشخص سازی رفتار مواد در سطح نانو با توجه به فرآیندهای تغییر شکل مواد برای حصول ویژگی های عملکرد ارتقاء یافته را داشته باشیم. چنین موردی به عنوان یک پیش نیاز برای تحقیقات آتی و توسعه در مواد ساخت و ساز پیشرفته، مهندسی نوآورانه مصالحه ساختمانی و راهکارهای ارتقاء یافته در این زمینه به شمار می آید.
تحقیق گزارش شده بر روی کاربرد نانو مواد در مواد ساخت و ساز همانند بخش لایه و بستر جاده ها تمرکز دارد. در ساخت و سازهای حقیقی جاده ها، کلیه لایه های روسازی، لایه های اساس تحت فرآوری قرار گرفته اند، اما با توجه به هدف این تحقیق، فرآوری با نانو مواد محدود به مواد بستر و تحت شرایط آزمایشگاهی می باشد. نتایج نشان دهنده ارتقای بسیار زیاد در خواص ژئوتکنیکی خاک می باشند (CBR، ترک خوردگی حرارتی، پلاستیسیته و غیره)، که خود منجر به دوام ارتقاء  یافته  سازه های بخش  روسازی جاده شده اند. چنین  موردی  را  می توان به عنوان یک راه حل مهندسی بازدارنده در نظر گرفت، مولفه ای که بر حسب فناوری ارائه گردیده است و کاربردهای صنعتی معنی داری در سطح جهان یافته است. با این وجود، نیاز جهت بررسی ویژگی های دیگر، شامل ارزیابی های چرخه عمر نانو تکنولوژی به طور کلی و نانو مواد به طور اخص وجود دارد. چنین موردی به عنوان پیش شرط قبل از پیاده سازی این فناوری برای کاربرد در مقیاس بزرگ صنعتی در عرصه ساخت و ساز می باشد.
تماس با ما

اکنون آفلاین هستیم، اما امکان ارسال ایمیل وجود دارد.

به سیستم پشتیبانی سایت ایران ترجمه خوش آمدید.