over view (نظر اجمالی)
مواد ساختمانی و اینکه چگونه آنها استخراج، تولید، انتقال، بهره‌برداری و بازیافت می‌شوند، تأثیر بسیار مهمی بر روی بهره‌وری اقتصادی، تأثیرات محیطی و دوام و ایمنی محیط ساختمان می‌گذارد. از قدیم مقدار زیادی از توجهات به استفاده از مواد نوآورانه به منظور تقویت صرفه اقتصادی، ایمنی و دوام‌پذیری محیطی از ساختار زیربنایی محیطی، مبذول شده است مثلاً جاده‌های ما، پلها و تونلها و غیره. بهرحال، زیر ساختهای صنعتی، یک عامل اصلی از ظرفیت تولید صنعتی و کارآمدی و کیفیت امکانات مرتبط با آن می‌باشد و دارای اهمیت حیاتی است. زیربنای صنعتی که اشاره به زیربنای مالکیت خصوصی دارد و تنها برای استفاده از استخراج مواد و تولدی محصولات صنعتی می‌باشد، از موضوعات پیچیده این تحقیق بوده و ترسیم کننده تمام حوضه‌های اصلی طراحی، مهندسی و ترکیب‌بندی می‌باشد. هرحال بواسطه حجم پایه تولید صنعتی آمریکا، انتخابهای متفاوتی در مواد و روشهای مورد استفاده وجود دارد که تأثیرات مهم و برجسته اقتصادی و محیطی را بر جای می‌گارد. بنابراین علاوه بر حفاظت صنعت زیربنای، توانایی ایجاد محیطی صمیمانه، گزینش های پایدار بدن کارآیی مواد، ادغام ساختاری، بادوامی، هزینه و بهره‌وری صنعتی، اهمیت ویژه‌ای دارد. این مقاله قصد دارد یک نظر اجمالی در خصوص انواع مختلف مواد جدید و تکنولوژیهایی که وجود دارد، ارائه دهد ما قصد نداریم یک نگاه جامع به نوآوریهای جدید در مواد و تکنولوژیها داشته باشیم. همچنین قصد ما این نیست که یک گفتگو را در خصوص مکان تحقیق و گسترش آن ارائه دهیم زیرا در این راه موانعی وجود دارد این مقاله در دو بخش اصلی تنظیم گردیده است. بخش اول که یک نظر اجمالی در خصوص دسته‌های مختلف و متعددی از تکنولوژیها و یا روشهای پروسه شده می‌باشد که یا گسترش‌یافته‌اند و یا در حال کاربری هستند. هر کدام از اینها بعنوان یک نمونه از مواد تکنولوژیها و روشهایی است که برای بکارگیری در زیر ساختهای صنعتی وجود دارد و همچنین بحث در خصوص ابتکارات آنها و مزایای انرژی، محیطی، اقتصادی‌ای که آنها ارائه می‌دهند می‌بشد. این بخش همچنین ویژگیهای این مواد را مورد بررسی قرار می‌دهد این ویژگیها شامل استقامت، انعطاف‌پذیری، مقاومت در برابر ترک، مقاومت در برابر فرسودگی، دوام در برابر انعطاف پذیری مقاومت در برابر سایش و پوسیدگی می‌باشد. بخش دوم نگاهی دارد به موانعی که این مواد و تکنولوژیها برای ورود به بازارهای بزرگتر تجاری با آنها روبرو هستند.
زمانیکه به مسائل پیرامون تأثیر گزینش مواد برای زیربنایی صنعتی نگاهی می‌اندازیم، درک محیط بزرگتری که در آن آنها مورد استفاده خواهند بود، مه می‌شود. بیش از تحقیقات عادی به منظور تقویت و دوام، یک سؤال باید در خصوص تأثیرات محیطی آنها و همچنین پتانسیل آنها برای پاسخگویی به بلایای طبیعی و ساخته بشر مطرح گردد. تکنولوژیهای جدید و عملکرد بالای مواد برای برآورده کردن ای نازها گسترش یافته است. همچنین راه‌حلهای پایدار و خلاق برای مشکلات پایدار ارائه گردیده است. این مواد و تکنولوژیها، از آلیاژهای مقاوم در برابر پوسیدگی تا محصولات ترمیمی بتنی برای عایق‌بندی در مقابل لرزش ر در بر می‌گیرد. همگی آنها مزایایی را ارائه می‌دهند. چه از نظر پایداری ساختاری، محیطی و یا از نظر نگهداری و فرآیند تعمیرات.
ساختار یک بنا، که می‌تواند مستقیماً انرژی را مصرف کند، تأثیر بسیار مهمی بر کل انرژی مورد استفاده در اقتصاد را از طریق بنا و امکاناتی که ایجاد می‌کند، داشته باشد و ارائه‌کننده فرصتی مهم برای بهره‌برداری از مواد جنبی و بی‌استفاده سایر صنایع و فرآیندهای تغییر انرژی می‌باشد. دلیل این عوامل، صنعت پتانسیل بسیار بالایی را در تغییر الگوها و سطوح مصرف انرژی در کاهش اسراف مواد و ایجاد زیربنای بادوام، در حوزه عمومی و صنعتی، دارد.
بعبارت دیگر، زیر ساخت ایجاد شده می‌تواند تقویت‌کننده بهره‌وری در کل صنعت گردد اگر بطور کارآمدی طراحی و اجرا شود. برعکس آن می‌تواند بعنوان یک تباهی برای آن محصول گردد اگر طرح و ساختش ضعیف باشد.
بهمین دلیل، مفاهیم، ابزارها و روشهای جدید در طراحی و ساختار صنعتی می‌تواند سهم بسزایی را در کارآیی انرژی، تغییر متعادل جو جهانی و ایجاد توسعه پایدار داشته باشد. این سطح‌بندی بطور خاص مرتبط با آن چیزی است که ما آنرا بعنوان مسائل گسترده و جدیدی از ایمنی زیر ساخت مورد توجه قرار می‌دهیم. جامعه ما بدرستی نمی‌تواند بدون الحاق پایدار، کارآمدی انرژی و بهره‌وری اقتصادی در داخل آن طرح، طرحی دقیق ارائه دهد.
تکنولوژی Road maps (نقشه‌های جاده‌ای) برای صنایع متنوع تولید انرژی متمرکز تحت عناوین زیر تولید شده است. تحت حمایت اداره امور انرژی و انرژی جایگزین شونده (DOE-EERE) صنایع برنامه‌ریزی تکنولوژیکی برای استراتژی آینده (IOF). این Road map یک پهنه وسیع از زمینه مشترک را نشان می‌دهد و نظرت بسیاری را که ممکن است در حوزه ساختار صنعتی قابل اجرا باشد، ارائه می‌دهد. ظهور مجدد چنین اهدافی نظیر افزایش حساسیت محیطی افزایش کارآمدی اقتصادی، تأکید بیشتر بر روی همکاری و برداشتن موانع تحقیق و توسعه، همگی ممکن است بعنوان گواهی بر روندهای مؤثرتر، ارائه گردد. همچنانکه قبلاً ذکر شد، صنعت ساختمان نقش ممتازی را هم برای مصرف‌کننده و هم برای تهیه‌کننده کالا و خدمات برای صنایع IOF دارد. ارتباط اختصاص یافته بین صنعت ساختمان و صنایع معدنی، الوار، آلومینیوم، شیشه، استیل ریخته‌گری و سیمان باید پاسخگوی این روند باشد. از این رو معطوف داشتن توجه به نوآوریها در مواد و روشهای موجود ضرورت دارد و این در صورتی است که صنایع طراحی و ساختمانی، روابط هم زیستانه خود را با صنایع آتی به حداکثر برسانند.
What are the Criteria
ملاک چه چیزهایی است؟
قبل از اینکه در خصوص مواد جدید و فرآیندهای موجود بحث کنیم. ضرورت دارد که مشخصه‌های مورد جستجو را تعریف نمائیم. مواد جدید و فرآیند تولید ممکن است یک پهنه وسیعی از مزایا، کم کردن تأثیرات محیطی تا افزایش تقویت و دوام و صرفه اقتصادی را در بر گیرد. برای اهداف این نوشته، معیارش توسط سازمان تحقیقات مهندسی شهری و سیستمها و مواد ساختمانی (CONMAT) استفاده خواهد شد. این برنامه یک تلاش مشترک در راستای صنعت طراحی و ساختمان است و نگاهی داد به مشخصه‌هایی که در مواد جدید منظور تنظیم اهداف چهارگانه صنعتی مطلوبیت دارد.
علاوه بر این، این برنامه قصد دارد از طریق نگاهی به مواد قدیمی دارای عملکرد بالا و همچنین مواد و تکنولوژیهای جدید، نوآوریها را تشویق نماید. معیارهای مشخص شده توصیف کننده ویژگیهای مطلوب در خود زیر ساخت می‌باشد. اما بخاطر ساختار صنعتی باید مشخصات مناسب و ویژه‌ای را کسب نماید. این مشخصات شامل موارد زیر است:
انعطاف‌پذیری، سختی و قدرت بالا
تقویت دوام و خدمات زندگی
افزایش مقاومت در برابر فرسایش، پوسیدگی، مواد شیمیایی و فرسودگی
مقرون به صرفه بودن چرخه زندگی
در برابر بلایا و آتش‌سوزیها طبیعی مقاومت داشته باشد.
ترکیب، کاربرد و نصب آن آسان باشد.
زیبایی‌شناسی و سازگاری با محیط
توانایی خود تشخیصی، خود بهبودی و کنترل ساختاری (1994 CERF)
در خصوص حملات تروریستی سپتامبر 2001، بهبود مقاومت در برابر انفجار و همچنین بهبود ادغام ساختاری و flexural به علت تقاضای زیاد م‌تواند به این لیست اضافه گردد.
در حالیکه این مشخصات ممکن است از روی حدس و گمان برای مواد زیربنایی صنعتی مطلوب باشد، آنها بخاطر صنعت شدیدی که در این خصوص برای طراحی و صنعت ساختمان در گذشته وجود داشته است مورد خطاب قرار می‌گیرند. بهرحال، آنها همچنین بینشی را در خصوص توانایی صنعتی بمنظور فکر کردن بر فراز محدوده‌های موجود آن ارائه می‌دهد. و همچنین تلاش دامنه‌داری را برای بهبود و بهره‌برداری از منابع آن به هدف تحقق کامل نظرات ابتکاری، پیشنهاد می‌دهد. موضوعات اصلی‌ای که در ارتباط با کشف این ویژگیها نمایان می‌شود شامل پردازش و کار به مواد قدیمی و همچنین ایجاد مواد جدید، با کیفیت، آلیاژها و کامپوزیتها قابل تحقیق است. در نوشته زیر روشها و محصولات متعدد ویژه‌ای را اشاره خواهیم داشت. این مقاله قصد ندارد که هر محصول ویژه یا شرکت را مورد تأیید قرار دهد و شامل محصولات موجود در بازار هم می‌شود. از آنها فقط به عنوان نمونه‌ها و شمایلی از آنچه که در بازار برای استفاده صنعتی وجود دارد، نام برده می‌شود.
پلیمر های فیبری تقویت شده Fiber Rein Foreed Polym ers
پلیمرهای فیبری تقویت شده (FRP) در سالهای اخیر بکار گرفته می‌شود. آنها ساخته شده از فیبرهای کار گذاشته شده در یک رزین پلیمری می‌باشد و بجای فولاد تقویت شده برای ساختمانهای بتنی استفاده می‌شود. FRP از مواد غیر متالیک و پوسیده نشدنی ساخته شده است بدین معنی که در معرض پوسیدگی (زنگ‌زندگی) قرار نمی‌گیرد. علاوه بر این نشان داده شده است که کشش پذیری بالایی دارد و نسل جدیدتر قالبهای FRP می‌تواند انعطاف‌پذیری مناسبی داشته باشد و برای کاربری های ساختمانی مناسب‌تر می‌باشد. علاوه بر این نصب تکه‌ها بر روی بنا سبب صرفه‌جویی در وقت و انرژی می‌گردد و نسب بنا بسیار سریع شود از هزینه‌های کارآمدی می‌کاهد. بر طبق موسسه صنعتی ساختمان، تکه‌های شیشه‌ای FRP ممکن است جایگزین مناسبی برای فولاد تقویت شود در بتن معماری می‌شود. این بتن در معرض نمکهای یخ‌زدا، نمکهای دریایی یا بکار گرفته شده نزدیک وسیله الکترومگنتیک می‌باشد (2002 Cll).