نظافت سنگ با لیزر

نوشته شده توسط : ادمين ديجي سنگ در : 1397/1/25 13:55 (468 نمایش)

نظافت سنگ بخش مهمی از فرآیند حفاظت از آن است. نظافت سنگ، تنها برای زیباتر کردن شئ سنگی و یا نمای ساختمان نیست، بلکه باعث نمایش واضح وضعیت سنگ نیز می شود و به ما کمک میکند تا در زمان مناسب اقدامات لازم برای محافطت از ساختمان را انجام دهیم تا ساختمان بتواند برای نسل های آینده نیز پا برجا بماند.

در سالهای اخیر، نگرانی های زیادی از متدهای مرسوم در نظافت سنگ و آثار به جا مانده از شستشو بنا یا سنگ تراشی ها ی قدیمی ایجاد شده است. استفاده بی دقت و نامناسب از تکنیک های نظافت، از جمله سایش دادن با هوا و تمیز کاری با بخار، ممکن است منجر به خرابی شدید سطح سنگها ( و حتی قسمت های زیرین آن ) شود. از بین رفتن ریزه کاری و جزئیات سنگ در حین تمیزکاری، باعث خراب شدن زود هنگام و کاهش جذابیت بنا می شود. حتی اگر تمیزکاری با دقت بالایی نیز انجام گیرد، تکنیک هایی مثل سایش باهوا باعث جدا شدن مواد از سطح سنگ و ایجاد خرابی سطحی می شود، زیرا عوامل سایش دهنده تفاوتی بین سطح سنگ و آلودگی ها قائل نمی شوند. به طور مثال برای پاک نمودن لایه سیاه ایجاد شده بر روی لایم استون لایه محافظی که به مرور زمان بر روی سطح سنگ ایجاد شده نیز کنده می شود.

همچنین تمیزکاری با مواد شیمیایی نیز مشکلاتی را با خود به همراه دارد، زیرا مقداری از مواد شیمیایی همواره در لابلای سنگها باقی می ماند و مرتباً سنگ در واکنش با این مواد دچار تغییر می شود و امکان دارد بعد ها مشکلاتی به وجود بیاورد و خرابی های ناشی از واکنش شیمیایی غیر قابل بازگشت خواهد بود.

 

نظافت سنگ

 

اکنون شاهد رویش سریع جلبک بر روی تعدادی از ساختمان های سنگ کاری شده با سنداستون در شهر گلاسگو هستیم که چند سال پیش با مواد شیمیایی تمیز کاری شده بودند، زیرا با واکنش های صورت گرفته شرایط رشد جلبک بر روی آنها فرآهم شده است. امروزه با گسترش تکنیک های نظافت سنگ به وسیله لیزر، باعث شده تا نظافت سنگ ها تبدیل به عملی غیرمخرب و قابل کنترل شود. در تصویر زیر سر مرمرین یونانی که در شهر شراپ شیر قرار دارد را مشاهده می کنید. در سمت راست، سر را بعد از نظافت با لیزر نشان می دهد و در سمت چپ ، سر را زمانی که با خاک و گچ پوشیده شده نشان می دهد.

 

نظافت سنگ

 

در روش نظافت با لیزر، تمام آثار خاک و گچ بدون آسیب رسیدن به سطح سنگ، پاک می شود. تفاوت اصلی نظافت با لیزر با سایر روش ها، در ماهیت ذرات فوتون می باشد که در روش نظافت با لیزر قادر به تفکیک ذرات آلودگی از ذرات سنگ می باشند. به این ترتیب، در نظافت با لیزر میزان تمیز کاری کنترل می شود. لیزر، انرژی را به شکل پرتوهای نوری پر قدرت، مونوکروماتیک که تماماً دارای طول موج های برابر، تک رنگ و هم راستا می باشند تبدیل می نماید. اشعه های لیزر، پس از طی چندین متر، تنها به اندازه یکی دو میلیمتر پخش میشوند و زمانیکه با سطحی برخورد می کنند بخشی از انرژی آنها باز تابیده و بخشی هم جذب سطح میشود (بدون در نظر گرفتن انرژی تلف شده). میزان انرژی جذب شده، متناسب با طول موج پرتو و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی سطح می باشد. جذب قسمتی از انرژی توسط سطح لازمه اثر گذاری تشعشعات لیزر می باشد.

رایج ترین نوع لیزری که امروزه برای نظافت سنگ به کار برده می شود، از نوع Nd:YAG Q-switched است که پالس های کوتاهی معمولاً ns5-10دارد و از پرتو هایی نزدیک به فروسرخ، با طول موج 6-10× 1/064 متر تولید می شود و پالس های خیلی کوتاهی از گرما دارند. طول موج این پالس های کوتاه، از این نظر مهم هستند که از نفوذ اشعه های لیزر به لایه های زیر سطح جلوگیری می کنند. اشعه های 1/064 میکرومتری، توسط لایه های آلودگی جذب می شوند ولی توان نفوذ در لایه های سنگ را ندارند. لذا این نوع نظافت با شاخص های حفاظت از سنگ سازگار بوده و پرکاربرد می باشد. پس از آنکه آلودگی های سنگ به وسیله ی پرتو های لیزر برطرف می شوند، سنگ هیچگونه انرژی دیگری از لیزر جذب نمی کند و تأثیری بر سطح سنگ نمی گذارد، به عبارت دیگر، این فرآیند کاملاً محدود شونده و قابل کنترل است.

لیزر های ND: YAG، کاملاً قابل اطمینان، نیرومند و متراکم هستند و نگهداری از آن نیز آسان است. در طول سه سال اخیر، شرکت های متعدد نظافت سنگ با لیزر ایجاد شده اند و در سراسر اروپا به کار مشغولند. یک دستگاه لیزر نظافت سنگ، مجهز به موتور و تجهیزات خنک کننده می باشد که در محفظه ای قابل حمل، به وزن حدود 125 کیلوگرم قرار دارد. این دستگاه با 13 آمپر و شدت جریان 240 ولت فعالیت می کند و پرتو های لیزر از طریق یک بازو هدایت و از قلم دستی که داخلش لنزی برای ایجاد اشعه واگرا وجود دارد، به بیرون تابیده می شود. مسئول نظافت می تواند با تنظیم مقدار انرژی موجود در هر پالس (که قدرت و میزان گستردگی پرتو ها را تعیین می کند)، اثرات ناشی از تمیزکاری را تنظیم کند، حداکثر میزان انرژی پالس ها و دفعات تکرار آنها از سیستمی به سیستم دیگر متفاوت است. سیستم های پیشرفته تر به جای بازوی چند تکه، از فیبر نوری استفاده می کنند و قابلیت استفاده هم در کارگاه و هم در محیط بیرون را دارند.

 

نظافت سنگ

 

مهم ترین پارامتر در نظافت سنگ با لیزر، میزان انرژی وارد شده در واحد سطح سنگ است (انرژی هر پالس یا اشعه در واحد سطح). شدت جریان لیزر باید تا حدی باشد که تمام لایه های آلودگی پاک شوند ولی لایه های اصلی سنگ را خراب نکند. اگر شدت جریان لیزر تا حدی بالا برود که به لایه های زیرین هم آسیب بزند، دیگر این فرآیند، فرآیندی کنترل شده نیست و مشابه متدهای قدیمی نظافت سنگ خواهد بود که تأثیرات مخرب زیادی به همراه دارند، شخص مسئول نظافت سنگ، باید به محض بر طرف شدن آلودگی، تابش لیزر را قطع کند تا به سنگ آسیبی وارد نشود.

نظافت لیزری سنگ را میتوان به چند روش مختلف انجام داد، که تفاوت هر یک از آنها بستگی به میزان شدت جریان و نوع آلودگی دارد. به دلیل اینکه اکثر آلودگی ها طول موج 1/067 میکرومتری را به خوبی جذب می کنند، تمیزکاری می بایست با شدت جریان نسبتاً کم (کمتر از یک ژول بر سانتی متر مربع) شروع شود تا احتمال خرابی لایه های زیرین کاهش یابد. جذب زیاد انرژی توسط سنگ می تواند باعث داغ شدن سریع و انبساط آلودگی ها شود. به دلیل کوتاه بودن پالس ها، انبساط بسیار زود اتفاق خواهد افتاد و این میزان نیروی ایجاد شده برای جداسازی آلودگی از سطح کافی خواهد بود. این فرآیند بسیار انتخابی است و اگر شدت جریان را کمی بالا ببریم، امکان دارد بعضی از ترکیبات آلودگی به نقطه ی تبخیر نیز برسند. در شدت جریانهای بالا (بالا تر از یک ژول بر سانتی متر مربع) مکانیزم نظافت سنگ، پیچیده تر می شود. در این حالت، پلاسمایی روی سنگ ایجاد می شود و باعث ایجاد شوک حرارتی می شود. این مکانیسم، خیلی انتخابی و قابل کنترل نیست و امکان دارد باعث آسیب رسیدن به لایه هاای از سنگ شود. بنابراین، بهتر است کمترین میزان شدت جریان ممکن را به کار ببریم تا مکانیزمی کنترل شده داشته باشیم. میتوان از آب برای بهبود تأثیرات نظافت لیزری سنگ استفاده کرد. به این صورت که بلافاصله قبل از نظافت سنگ، پوشش نازکی از آب با اسپری یا فرچه بر سطح سنگ ایجاد می کنند. این کار باعث می شود تا بعضی از آلودگی هاای که به سنگ چسبیده اند، به وسیله آب جدا شوند و نیازی به افزایش شدت جریان لیزر نباشد. آب، ذرات آلودگی را با خود شسته و به داخل ترک ها و منافذ سنگ می برد و زمانیکه کار نظافت با لیزر آغاز می شود، اشعه لیزر به مخلوط آب و آلودگی تابیده و باعث می شود که ملکول های آب، با سرعت خیلی زیاد تبخیر و نیرویی که آزاد می شود برای جدا سازی آلودگی از سنگ، کافی باشد. افزودن آب به فرآیند نظافت سنگ، خاصیت پاک کنندگی لیزر را تا حد قابل توجهی افزایش می دهد. در زیر تصویر فرآیند پاک کنندگی سنگ با فرآیند «انبساط حرارتی سریع» را مشاهده می کنید.

 

نظافت سنگ

 

مزایای نظافت سنگ با لیزر:

انتخابی بودن

این نوع تمیز کاری با شاخص هایی که دارد، این امکان را به ما می دهد که بتوانیم تمام لایه های آلودگی را بدون آسیب زدن به اجزای اصلی سنگ، جدا کنیم. این امکان، برای شخص مسئول نظافت سنگ وجود دارد تا بتواند انتخاب کند که چه موادی را از روی سطح جدا کند؛ پس بدون این که نیاز به تمیزکاری دوباره باشد و تنها با تنظیم اشعه می توان کاملاً سطح سنگ را پاک کرد. این تکنیک، فوق العاده حساس است و به سطح سنگ و اجزای اصلی آن هیچ آسیبی وارد نمی کند و تمامی ظریف کاری ها و نقش های خاص سنگ، بدون هیچ آسیبی تمیز می شوند.

 

نظافت سنگ بدون هرگونه تماس

در نظافت سنگ با لیزر، انرژی به صورت تابش نور منتقل می شود و هیچ تماس فیزیکی با سطح رخ نمی دهد و این برای سطوح شکننده و خیلی ظریف بسیار مناسب است.

 

دقت بالای کار

در نظافت سنگ با لیزر تنها جاهایی که به آن لیزر تابیده می شود از آلودگی تمیز می شوند و پرتو لیزر می تواند باریکه نوری به اندازه بسیار کوچک تر از یک میلیمتر تا یک سانتی متر داشته باشد. پس می توان از پرتو لیزر برای کارهایی در مقیاس محدود و هم برای کارهاای با مقیاس گسترده استفاده کرد.

 

کنترل و بازخورد فوری

در نظافت سنگ با لیزر با خاموش کردن لیزر، فوراً فرآیند قطع می شود. بنابراین، شخص مسئول نظافت می تواند هر زمان که بخواهد با خاموش کردن لیزر، مرتب، شرایط سنگ را بررسی و کنترل نماید و با توجه به آن، تصمیمات لازم را بگیرد.

 

سازگاری با محیط

نظافت سنگ با لیزر کمترین میزان آلودگی را به جا می گذارد ( 100 گرم بر متر مربع در نمای بیرونی ساخته شده با لایم استون که دارای لایه ی آلودگی به ضخامت تقریباً یک دهم میلی‌متر می باشد). مواد زائد ایجاد شده در این فرآیند، شامل همان آلودگی های جدا شده از سطح سنگ می باشند که می توانند مستقیماً جمع آوری شوند. در این روش، از حلال ها و مواد شیمیایی پر خطر استفاده نمی شود و تنها تجهیزات ایمنی لازم مانند عینک ایمنی و ماسک به کار گرفته می شوند. این روش، روشی تمیز و بی صدا است و با کمترین آسیب برای سنگ عمل می کند.

 

تطبیق پذیری و قابل اطمینان بودن

اشعه لیزر، با طول موج 1/064 میکرومتر، توانسته آلودگی و پوشش های دیگر را از سطح بسیاری از سنگ ها مثل: مرمر، لایم‌استون، سند‌استون، سفال، مرمر سفید، پلاستر، آلومینیوم، عاج فیل، استخوان، چرم و... پاک کند. در بعضی موارد، طول موج های دیگری از اشعه نیز به کار گرفته می شوند؛ مثلاً برای پاک کردن رویش طبیعی ایجاد شده بر روی سنگ احتیاج به تغییر طول موج می باشد. دستگاه های لیزر، دارای بخش های متحرک بسیار کمی می باشند و این باعث افزایش اطمینان به عملکرد صحیح آنها می شود.

دستگاه لیزری که در این مقاله مورد بررسی قرار گرفته، به طور اختصاصی برای تمیزکاری سنگ های ساختمانی طراحی شده است. سیستم های لیزر پر قدرت تری نیز وجود دارند که قابلیت تمیزکاری تا 10 برابر سریع تر را دارند و برای کار در مقیاس های بزرگتر به کار می روند. تمیزکاری لیزری برای تمامی انواع سنگ مناسب نمی باشد، مثلاً سنگ های چند رنگی که از چند ماده مختلف تشکیل شده اند را نباید با لیزر تمیز کرد. زیرا هر رنگی، مقدار متفاوتی اشعه جذب می کند و بعضی از آنها نسبت به اشعه بسیار حساس می باشند. برای مثال، یک پالس کم انرژی، برای تغییر رنگ سنگی از رنگ قرمز به مشکی کافی است. در مواردی که نمای مورد نظر ما، دارای سنگ هایی با رنگ های مختلف است و تمامی قسمت های رنگی با یک میزان ثابت از شدت اشعه مورد نظافت قرار می گیرد، تمیزکاری را باید طوری انجام داد که اشعه به بخش های رنگی تابیده نشود. هرچند نظافت لیزری سنگ بسیار سریع تر از تکنیک های قدیمی انجام می شود ولی در مقیاس های بزرگ در مقایسه با روش سند بلاست از نظر سرعت آهسته تر می باشد ولی پیشرفت ها در زمینه ی فناوری لیزر به قدری سریع است که به زودی لیزر هایی خواهیم داشت که در مقیاس بزرگ هم عملکرد سریعی خواهند داشت.

 

نکات منفی نظافت سنگ با لیزر:

در وهله ی اول، هزینه ی نسبتاً زیاد خریداری سیستم لیزر، نکته منفی این روش محسوب می شود. اما می توان این هزینه را در مقابل با هزینه کم نگهداری و استفاده از آن در نظر گرفت. خرید سیستم لیزر، سرمایه گذاری بلند مدت است. اگر برنامه ریزی ما کوتاه مدت باشد، می توانیم تکنیک های دیگری برای نظافت به کار ببریم. دوره های آموزشی هم برای افراد مسئول نظافت سنگ وجود دارد که زمان و نحوه ی استفاده از لیزر را به آنها آموزش میدهند.

در طول سه سال اخیر گرایش به استفاده از نظافت سنگ با لیزر افزایش یافته و در اولین کنفرانس بین المللی حفاظت لیزری آثار هنری(LACONA 1) که در شهر کرت برگزار شد، به اوج خود رسید. دانشمندان، مهندسین و مسئولین حفاظت از آثار باستانی زیادی در این کنفرانس جمع شدند تا درباره پیشرفت های کنونی و آینده ی فناوری لیزر ( انواع مختلف لیزر و کاربرد های آنها)، که با سرعت زیادی در حال گسترش است، بحث کنند.

 

به منظور خرید سنگ دلخواه خود و استعلام از قیمت روز به بخش خرید سنگ مراجعه نمایید در این بخش تامین کنندگان سنگ از سراسر کشور قیمت و نحوه فروش محصولات خود را ارائه کرده اند.

 

مطالعه مطالب زیر را به شما پیشنهاد  می کنیم:

 

مطالب با موضوعات مشابه
مطالب با موضوعات دیگر

 

با پیشنهادات و انتقادات خود ما را در ارائه خدمات بهتر یاری کنید.

 

 

کلیدواژه ها: نظافت سنگ, نظافت سنگ با ليزر, تميزکاري سنگ با ليزر