MWCNT bilan mustahkamlangan o‘zini sezuvchi uch komponentli restavratsiya qorishmasi — gidratlangan ohak, oq sement va metakaolindan iborat restavratsiya qorishmasiga ko‘p devorli uglerod nanotubalari (Multi-Walled Carbon Nanotubes, MWCNTs) qo‘shilishi orqali elektr o‘tkazuvchanlik va piezorezistiv monitoring funksiyasi berilgan qorishma tizimidir. Ushbu tadqiqotda mazkur qorishma, ichki o‘rnatilgan elektrodlar va elektr qarshiligini o‘lchashdan foydalanadigan Konstruktiv Holat Monitoring (Structural Health Monitoring, SHM) tizimi bilan birga, an’anaviy uch komponentli restavratsiya qorishmasi va davriy vizual tekshiruv yondashuvi bilan iqtisodiy va ekologik jihatdan taqqoslangan.

Keys tadqiqoti Gretsiyaning Xios orolidagi “Korais” Xalq kutubxonasi hovlisida joylashgan, 19-asrga oid taxminan 24 m² hajmdagi tarixiy tosh terma devorni qamrab oladi. An’anaviy va nano-mustahkamlangan qorishmalar bir xil devorning o‘xshash yemirilish darajasiga ega alohida 4 m² dala qismlariga fizik ravishda qo‘llangan. Biroq iqtisodiy va ekologik taqqoslash butun 24 m² devorni qamrab oluvchi 30 yillik istiqbolli baholash modeli asosida bajarilgan.

An’anaviy strategiya an’anaviy qorishmani beshta davriy dala tekshiruvi bilan birlashtiradi. Nano-mustahkamlangan strategiya esa %0,15 MWCNT tarkibli qorishmani, 16 ta ichki elektroddan iborat sakkiz o‘lchov juftligini, Arduino Nano ESP32 asosidagi elektr qarshiligini o‘lchashni, simsiz ma’lumot uzatishni, 30 W fotovoltaik quvvat manbaini va ikkita rejalashtirilgan dala tasdiqlash tashrifini birlashtiradi.

Nano-mustahkamlangan yondashuvning dastlabki qo‘llash qiymati €6756,74 bo‘lib, an’anaviy yondashuvning €5889,86 qiymatidan %14,72 yuqori. O‘ttiz yillik monitoring xarajatlari qo‘shilganda kelajakdagi restavratsiyadan oldingi umumiy xarajatlar mos ravishda €8017,43 va €6205,73 bo‘ladi; nano-mustahkamlangan strategiya bu bosqichda %29,19 qimmatroq.

Biroq tadqiqotchilar muhandislik baholashi bilan belgilagan kelajakdagi aralashuv ulushlari modelga qo‘llanganda, nano-mustahkamlangan strategiyaning hisoblangan 30 yillik hayot sikli xarajati kutilgan, optimistik va pessimistik ssenariylarda an’anaviy strategiyaga nisbatan mos ravishda %11,25, %16,63 va %9,58 past chiqdi. Bu natija MWCNT qorishmasi ko‘proq chidamli ekanining eksperimental isboti emas; nano-mustahkamlangan ssenariyda SHM ma’lumoti kelajakdagi aralashuvni yanada maqsadli yo‘naltirish imkonini berishi haqidagi farazning iqtisodiy natijasidir.

Monte-Karlo noaniqlik tahlilida 1.000.000 juftlashtirilgan simulyatsiya bajarildi. Nano-mustahkamlangan strategiyaning median 30 yillik xarajati €13.891,23, an’anaviy strategiyaning median xarajati €15.784,77 bo‘ldi; juftlashtirilgan xarajat farqining mediani −€1887,55 ni tashkil etdi. Biroq farqning %95 noaniqlik oralig‘i −€4381,57 dan +€483,62 gacha bo‘lgani uchun nolni kesib o‘tadi. Shu sababli tadqiqot nano-mustahkamlangan strategiya uchun shartsiz iqtisodiy ustunlikni ko‘rsatmaydi.

Ekologik baholashda SHM uskunasining skrining darajasidagi uglerod izi ham qo‘shilganda, kelajakdagi restavratsiya aralashuvi hisobga olinmasdan oldin nano-mustahkamlangan strategiyaning umumiy iqlim o‘zgarishi ta’siri 103,87 kg CO₂ ekvivalenti, an’anaviy yondashuvniki esa 98,15 kg CO₂ ekvivalenti deb topildi. Nano-mustahkamlangan strategiya ushbu bazaviy holatda %5,83 yuqori iqlim ta’siriga ega. Pastroq hisoblangan iqlim ta’siri faqat faraz qilingan kelajakdagi aralashuv ulushlari qo‘llangandan keyin yuzaga keladi.

Tarixiy terma konstruksiyalarni restavratsiya qilishdagi muammo nima?

Tarixiy terma konstruksiyalarni saqlash faqat shikastlangan choklarni yangi qorishma bilan to‘ldirishdan iborat emas. Qo‘llaniladigan restavratsiya materiali tarixiy asos bilan mexanik va gigrotermal jihatdan mos bo‘lishi, asl materialni keraksiz zo‘riqtirmasligi va kelajakdagi texnik xizmat jarayonini ham qo‘llab-quvvatlashi kerak.

Tadqiqotda ko‘rilgan devorda choklarning yemirilishi, mahalliy yoriqlar, material yo‘qolishi, biologik o‘sish va avvalgi aralashuvlarning izlari mavjud. Devor mahalliy kelib chiqishga ega notekis tabiiy toshlardan tashkil topgan va asl toshlar tuproq asosidagi qorishma bilan bog‘langan.

Ohak yoki ohakka boy restavratsiya qorishmalari tarixiy devorlarda sementga boy zamonaviy qorishmalarga qaraganda odatda mosroq hisoblanadi. Buning sababi faqat mexanik mustahkamlik emas, balki tarixiy devorning uzoq muddatli xatti-harakatiga ta’sir qiluvchi g‘ovaklik va namlik almashinuvi kabi xususiyatlardir.

O‘zini Sezuvchi MWCNT Qorishmasi Qanday Ishlaydi?

MWCNT bilan mustahkamlangan qorishma qorishma matritsasida elektr o‘tkazuvchi yo‘llarni hosil qiladigan ko‘p devorli uglerod nanotubalarini o‘z ichiga oladi. Mexanik deformatsiya, yoriq boshlanishi yoki yoriqning rivojlanishi ushbu o‘tkazuvchi tarmoqning elektr qarshiligini o‘zgartirishi mumkinligi sababli, ichki elektrodlar bilan bajariladigan qarshilik o‘lchovi materialning mexanik holatidagi o‘zgarishlar haqida monitoring signali berishi mumkin.

Ikki restavratsiya strategiyasi

Qorishmalarning asosiy tarkibi

Ikki qorishma bir xil asosiy bog‘lovchi matritsasidan foydalanadi. Yagona asosiy material farqi Ssenariy B ga MWCNT qo‘shilishidir.

Bog‘lovchi tizim massa bo‘yicha %35 gidratlangan ohak + %35 oq sement + %30 metakaolin qilib tayyorlangan. Bog‘lovchi/qum nisbati massa bo‘yicha 1:3, suv/bog‘lovchi nisbati esa 0,55. Nano-mustahkamlangan qorishmada Nanocyl NC7000™ MWCNT miqdori bog‘lovchi massasining %0,15-i deb belgilangan.

Suvli MWCNT qo‘shimchasi tarkibidagi suv umumiy aralashma suvi hisobiga qo‘shilgani sababli ikki qorishmaning umumiy suv/bog‘lovchi nisbati bir xil saqlangan.

24 m² devor uchun taxminan 200 kg qorishma miqdori qanday belgilangan?

Tadqiqot 24 m² devor sirtining taxminan %20 qismi choklarni yangilash yoki mahalliy qorishma almashtirishni talab qiladi deb faraz qilgan. Bu ulush 4,80 m² aralashuv maydoniga teng.

O‘rtacha ta’mirlash chuqurligi 20 mm deb olingan va qorishma hajmi:

4,80 m² × 0,020 m = 0,096 m³

deb hisoblangan. Yangi qorishma zichligi 1900 kg/m³ deb qabul qilinganda sof qorishma talabi:

0,096 m³ × 1900 kg/m³ = 182,4 kg

bo‘ladi. Tayyorlash va qo‘llash yo‘qotishlari uchun %10 qo‘shimcha ulush qo‘llanganda taxminan 200 kg referens qorishma partiyasi olinadi. Bu qiymat butun 24 m² devor sirtiga normallashtirilganda taxminan 8,3 kg/m² ga teng.

Haqiqiy dala qo‘llashining qamrovi

Har ikki qorishma bir xil tarixiy devorning alohida 4 m² qismlariga qo‘llangan. Maydonlar aralashuvdan oldingi holat baholashiga ko‘ra o‘xshash yemirilish darajasini ifodalashi uchun tanlangan.

Ushbu dala qo‘llashi qorishmalarning haqiqiy tarixiy terma konstruksiyada qo‘llanish mumkinligini ko‘rsatadi. Ammo 30 yillik iqtisodiy va ekologik natijalar 30 yillik fizik dala kuzatuvidan olingan degani emas. Uzoq muddatli natijalar istiqbolli modellashtirish va ssenariy farazlariga asoslanadi.

SHM tizimi qanday o‘rnatilgan?

Nano-mustahkamlangan 4 m² dala qismidagi tanlangan kritik choklarga taxminan 2,5–3 cm chuqurlikda 16 ta metall elektrod joylashtirilgan va ular sakkizta mustaqil elektrod juftligini hosil qilgan. Kritik nuqtalar aralashuvdan oldingi muhandislik baholashiga ko‘ra tanlangan.

24 m² istiqbolli butun-devor baholashida xuddi shu sakkiz nuqtali maqsadli monitoring tuzilmasi model farazi sifatida saqlangan. Shu sababli tizim butun devorni teng fazoviy zichlikda sezadigan sensor tarmog‘i emas.

SHM ma’lumot va energiya oqimi

Elektr qarshiligi ikki zondli kuchlanish bo‘lgichi tuzilmasi bilan va 3,3 V DC ostida o‘lchangan. Har bir o‘lchov kanalida kuzatilayotgan qarshilikka o‘xshash kattalikdagi doimiy referens qarshilik mavjud.

Kuchlanish bo‘lgichi tizimi ma’lum qarshiliklar bilan stendda tekshirilgan va og‘ishlar %1 dan past ekani bildirilgan. Quvvat zanjirida LM2596 DC kuchlanish o‘zgartirgichi ishlatilgan.

Harorat va nisbiy namlik elektr qarshiligi bilan bir vaqtda qayd etilgan. Biroq tadqiqot doirasida dala kalibrlashiga asoslangan sonli ekologik tuzatish funksiyasi ishlab chiqilmagan. Shu sababli qarshilik signallari miqdoriy shikastlanish indeksi sifatida emas, kuzatilayotgan hududlardagi elektr o‘zgarishlarining sifat ko‘rsatkichlari sifatida baholangan.

Boshlang‘ich o‘lchovlarning taxminan 10–15 daqiqada barqarorlashishi kutilgan va har bir joy uchun barqaror qiymat \(R_0\) asosiy qarshilik sifatida ishlatilgan. O‘lchov har kuni ertalab bajariladigan 60 daqiqalik ma’lumot yig‘ish davrida amalga oshirilgan; bu vaqt oralig‘i fotovoltaik quvvat manbaining ishlash davri bilan bog‘liq.

Tizim chegarasi va funksional birlik

Iqtisodiy va ekologik baholashda funksional birlik:

“24 m² o‘lchamdagi tarixiy terma devorni restavratsiya qilish, 30 yil davomida monitoring/baholash va 30-yil oxirida kelajakdagi restavratsiya ehtiyojini hisobga olish”

deb belgilangan.

Tizim chegarasi tayyorlash, dastlabki qo‘llash, 30 yillik monitoring/tekshiruv va 30-yildagi faraz qilingan kelajak restavratsiya aralashuvini qamrab oladi. 30 yildan keyingi faoliyatlar modeldan tashqarida qoldirilgan.

Kelajakdagi restavratsiya ulushlari

Bu ulushlar 30 yildan keyin haqiqatan o‘lchangan yemirilish ulushlari emas. Manba ularni aralashuvdan oldingi holatni baholash, nashr etilgan foizli shikast sinflari va loyiha qurilish muhandisining professional bahosiga asoslangan muhandislikka asoslangan ssenariy parametrlari deb ta’riflaydi.

Ssenariy B dagi pastroq ulushlar elektr monitoring ma’lumoti restavratsiyani yanada maqsadli hududlarga yo‘naltirishga yordam berishi mumkinligi haqidagi farazni ifodalaydi. Bu ulushlar MWCNT qorishmasining jismonan sekinroq yemirilishini ko‘rsatadigan eksperimental natijalar emas.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

Faoliyatga Asoslangan Xarajatlash yondashuvi

Iqtisodiy baholash Activity-Based Costing (ABC) usuli bilan bajarilgan. Tayyorlash, qo‘llash va monitoring bosqichlaridagi faoliyatlar mehnat, material, sarf materiallari, energiya, transport va uskuna ishlatilishi bilan bog‘langan.

Umumiy dastlabki qo‘llash xarajati

Manba umumiy qo‘llash xarajatini:

\[ TMC = EC + MC + LC \tag{1} \]

deb ta’riflaydi.

Bu yerda \(TMC\) umumiy qo‘llash xarajatini, \(EC\) energiya xarajatini, \(MC\) material va tegishli uskuna/sarf xarajatlarini, \(LC\) esa mehnat xarajatini bildiradi.

Energiya xarajati

\[ EC=\sum_{i=1}^{n}\left(ICPR_i\cdot PCPR_i\cdot TPR_i\right)\cdot CE \tag{2} \]

\(ICPR_i\) uskunaning o‘rnatilgan quvvati; \(PCPR_i\) ishlash quvvat omili; \(TPR_i\) ishlash vaqti; \(CE\) esa elektr energiyasining birlik narxidir. Tadqiqotda mexanik aralashtirgich quvvati 0,55 kW va aralashtirish vaqti 20 daqiqa deb olingan.

Material xarajati

\[ MC=C_{pr}+C_{appl}+C_{mon}+DC \tag{3} \]

\(C_{pr}\) tayyorlash, \(C_{appl}\) qo‘llash, \(C_{mon}\) monitoring bilan bog‘liq material va sarf xarajatlarini; \(DC\) esa uskuna amortizatsiyasini ifodalaydi.

Bosqich bo‘yicha material xarajati:

\[ C_i=\sum_j\left(W_{ij}\cdot P_{ij}\right)+TC_{cons,i} \tag{3a} \]

shaklida hisoblangan. \(W_{ij}\) bosqich \(i\) da ishlatilgan material \(j\) miqdori; \(P_{ij}\) birlik xarid narxi; \(TC_{cons,i}\) esa tegishli bosqichning jami sarf materiallari xarajatidir.

Uskuna amortizatsiyasi

\[ DC= TC_{equip,pr}\left(\frac{TUH_{pr}}{TLH_{pr}}\right) + TC_{equip,appl}\left(\frac{TUH_{appl}}{TLH_{appl}}\right) \tag{3b} \]

Bu yerda \(TC_{equip}\) uskunaning xarid narxini, \(TUH\) tegishli ishda ishlatilgan vaqtni va \(TLH\) uskunaning umumiy xizmat muddatini bildiradi. Amortizatsiya faqat tayyorlash va qo‘llash asboblariga qo‘llangan; SHM ning rejalashtirilgan detal almashtirishlari bevosita monitoring xarajati sifatida baholangan.

Mehnat xarajati

\[ LC=LC_{pr}+LC_{appl}+LC_{mon} \tag{4a} \]

va batafsil:

\[ \begin{aligned} LC=&(ENGH_{pr}\cdot ENGHT_{pr}+STH_{pr}\cdot STHT_{pr})\\ &+(ENGH_{appl}\cdot ENGHT_{appl}+STH_{appl}\cdot STHT_{appl})\\ &+(ENGH_{mon}\cdot ENGHT_{mon}+STH_{mon}\cdot STHT_{mon}) \end{aligned} \tag{4b} \]

ko‘rinishida. \(ENGH\) va \(STH\) muhandis va malakali texnik ish soatlarini; \(ENGHT\) va \(STHT\) esa tegishli soatlik ish haqini bildiradi.

Manba xarajat modelida muhandis ish haqi €10/soat, texnik ish haqi €6/soat, elektr narxi €0,20/kWh va yoqilg‘i narxi €1,50/L deb olingan.

Qorishma va SHM xarajat kirishlari

Boshlang‘ich SHM uskuna xarajati €274,54. Arduino Nano ESP32 hamda signal va quvvat kabellari 10 va 20-yillarda rejalashtirilgan tarzda almashtirilgan. Joriy narxlarda har bir almashtirish €103,53 bo‘lib, %2,15 yillik inflyatsiya qo‘llanganda 10-yilda €128,07 va 20-yilda €158,43 deb modellashtirilgan.

Hayot sikli xarajati

Monitoring va kelajakdagi restavratsiya xarajatlarining inflyatsiya bilan kelajakka ko‘chirilishini ifodalovchi formula:

\[ LCC= \sum_{t=1}^{n} MonitoringCost_t(1+\pi)^t + Ratio\cdot ImplementationCost\cdot(1+\pi)^{t_{impl}} \tag{5} \]

ko‘rinishida. \(\pi\) yillik inflyatsiya darajasini, \(Ratio\) kelajakda aralashuv qilinadigan devor ulushini, \(t_{impl}\) esa kelajak restavratsiyasi sodir bo‘ladigan yilni bildiradi.

Dastlabki qo‘llash xarajati qo‘shilganda jami hayot sikli xarajati:

\[ TC= ImplementationCost_0+ \sum_{t=1}^{n} MonitoringCost_t(1+\pi)^t + Ratio\cdot ImplementationCost\cdot(1+\pi)^{t_{impl}} \tag{6} \]

deb hisoblangan.

Tadqiqot %2,15 yillik inflyatsiya darajasini Gretsiyaning 2002–2024 yillardagi o‘rtacha yillik inflyatsiyasidan keltirib chiqargan. Kelajak restavratsiyasi 30-yil oxirida modellashtirilgan va 30 yil ichida oraliq restavratsiya sikllari qo‘shilmagan.

Vaznlangan qaror-qo‘llab-quvvatlash taqqoslash

Kutilgan ssenariyga %50, optimistik va pessimistik ssenariylarga esa har biriga %25 vazn berilgan:

\[ Expected\ Savings=\sum_i w_i\cdot CostDifference_i \tag{7} \]

Bu vaznlar kelajak holatlarining statistik ehtimollari emas. Manba ularni faqat qarorlarni qo‘llab-quvvatlash maqsadida markaziy kutilgan holat atrofidagi simmetrik ijobiy va salbiy alternativlar sifatida ishlatgan.

Dastlabki qo‘llash va monitoring xarajatlari

An’anaviy strategiyaning monitoring xarajati 5 ta dala tekshiruvidan iborat. Nano-mustahkamlangan strategiyada esa ma’lumot uzatish, ikkita dala tasdiqlash tashrifi va rejalashtirilgan SHM komponent almashtirishlari birgalikda hisobga olingan. Nano strategiyada faqat ma’lumot uzatishning o‘zi jami €848,56 ni tashkil etadi.

30 yillik ssenariy xarajatlari

Vaznlangan deterministik taqqoslashda 30 yillik xarajat an’anaviy strategiya uchun €15.822,18, nano-mustahkamlangan strategiya uchun €13.933,05 deb topilgan. Vaznlangan farq −€1889,14, ya’ni nano strategiya foydasiga %11,94.

Biroq bu vaznlangan natija statistik ravishda bashorat qilingan “kutilgan xarajat” emas. Ishlatilgan %50/%25/%25 vaznlar qarorlarni qo‘llab-quvvatlash uchun tadqiqotchilar tomonidan tanlangan.

Monte-Karlo Tahlili Nano-Mustahkamlangan Strategiya Aniq Arzonroq Ekanini Ko‘rsatadimi?

Yo‘q. Monte-Karlo natijalarida nano-mustahkamlangan strategiya simulyatsiyalarning ko‘pchiligida pastroq xarajat hosil qilgan bo‘lsa-da, ikki strategiya o‘rtasidagi juftlashtirilgan xarajat farqining %95 noaniqlik oralig‘i nolni kesib o‘tganligi sababli, tadqiqot butun modellashtirilgan noaniqlik diapazonida shartsiz iqtisodiy ustunlikni ko‘rsata olmaydi.

Monte-Karlo noaniqlik tahlili

Optimistik, kutilgan va pessimistik deterministik 30 yillik xarajatlar har bir strategiya uchun mos ravishda uchburchak taqsimotning pastki chegarasi, modasi va yuqori chegarasi sifatida ishlatilgan. Python 3.11 yordamida 1.000.000 juftlashtirilgan simulyatsiya bajarilgan.

Har bir iteratsiyada ikki strategiya uchun alohida 30 yillik xarajat namunasi olingan va:

MWCNT + SHM xarajati − An’anaviy xarajat

farqi hisoblangan. Manfiy qiymat nano-mustahkamlangan strategiyaning arzonroq ekanini bildiradi.

Simulyatsiyalarning %93,59 ida nano-mustahkamlangan yondashuv pastroq 30 yillik xarajat hosil qilgan. Shunga qaramay, farq taqsimotining yuqori %2,5 chegarasi +€483,62 ga chiqqani sababli ayrim model kombinatsiyalarida an’anaviy strategiya arzonroq bo‘ladi.

Hayot Siklini Baholash qanday bajarilgan?

Ekologik baholash LCA for Experts® 10.9.8.16 dasturida ISO 14040:2006 va ISO 14044:2006 tamoyillari doirasida bajarilgan. Ta’sirni baholashda Yevropa Komissiyasining Environmental Footprint 3.2 (EF 3.2) usuli ishlatilgan.

Hayot Sikli Inventari qorishma formulalari, material miqdorlari, tashish, aralashtirish, dala tashriflari va kelajak aralashuv ulushlariga oid birlamchi tadqiqot ma’lumotlarini o‘z ichiga oladi. Material ishlab chiqarish, elektr energiyasi va avtomobil tashuvi kabi fon jarayonlar LCA for Experts ma’lumotlar bazalari bilan modellashtirilgan.

MWCNT ekologik inventari qanday ifodalangan?

Ishlatilgan MWCNT uchun Sphera ma’lumotlar bazasida mahsulotga xos hayot sikli inventari bo‘lmagani sababli, iqlim o‘zgarishiga hissa adabiyotda sanoat miqyosidagi an’anaviy katalitik kimyoviy bug‘ cho‘ktirish (CVD) ishlab chiqarish jarayonini ifodalovchi proxy orqali hisoblangan.

Boshqa EF 3.2 kategoriyalarida eng yaqin texnik vakillik qiluvchi ma’lumotlar to‘plamlari ishlatilgan. Bu holat ayniqsa nano-materialga xos ekologik natijalar mahsulotga xos to‘liq inventar emasligini ko‘rsatuvchi muhim model cheklovidir.

Transport farazi

Materiallar qurilish maydoniga ta’minot nuqtasidan 60 km borib-kelish avtomobil yo‘li orqali tashilgan deb faraz qilingan. Dala tashriflari Euro 5 dizel miniven bilan, 6,0 L/100 km yoqilg‘i sarfi asosida modellashtirilgan.

Har bir 60 km lik tashrif uchun taxminan 3,6 L dizel va 12,7 kg CO₂ ekvivalenti iqlim ta’siri hisoblangan. Shunday qilib, beshta an’anaviy dala tashrifi 63,30 kg CO₂ ekvivalenti, ikkita nano-strategiya tasdiqlash tashrifi esa 25,30 kg CO₂ ekvivalenti hosil qilgan.

Ushbu 60 km farazi ishlab chiqaruvchi mamlakatlar yoki xalqaro taqsimot markazlaridan keladigan butun ta’minot zanjirini ifodalamaydi.

SHM uskunasining iqlim o‘zgarishi yuki

SHM uskunasining iqlim ta’siri dastlabki o‘rnatishda 28,73 kg CO₂ ekvivalenti, 10 va 20-yillardagi rejalashtirilgan almashtirishlar bilan birga 30 yilda 41,42 kg CO₂ ekvivalentini tashkil etadi.

Ushbu uskuna inventari faqat iqlim o‘zgarishi kategoriyasiga miqdoriy ravishda qo‘shila olgan. Elektron komponentlarning batafsil tarkibi va ishlab chiqarish ma’lumotlari yetarli bo‘lmagani sababli SHM uskunasining kislotalanish, ekotoksiklik, metall/mineral resurslardan foydalanish kabi boshqa EF 3.2 kategoriyalariga hissasi hisoblanmagan.

SHM Uskunasi Qo‘shilganda Nano-Strategiyaning Uglerod Ta’siri Dastlab Pastroqmi?

Yo‘q. Kelajakdagi restavratsiya aralashuvi modelga qo‘shilmasdan oldin, SHM uskunasi va MWCNT qo‘shimchasi hisobga olinganda nano-mustahkamlangan strategiyaning umumiy iqlim o‘zgarishi ta’siri 103,87 kg CO₂ ekvivalenti, an’anaviy strategiyaniki esa 98,15 kg CO₂ ekvivalentidir; nano strategiya bazaviy holatda %5,83 yuqori.

Bazaviy ekologik natijalar

Nano-mustahkamlangan yondashuv mavjud inventarda ko‘plab kategoriyalarda pastroq qiymat ko‘rsatgan bo‘lsa-da, umumiy iqlim o‘zgarishi, ionlashtiruvchi nurlanish, ozon yemirilishi, zarracha modda va ayrim toksiklik quyi kategoriyalarida yuqoriroq qiymatlar topilgan.

Eng muhimi, SHM uskunasi iqlim o‘zgarishidan boshqa kategoriyalarga to‘liq qo‘shila olmagani sababli bu kategoriyalar nano-mustahkamlangan tizimning to‘liq ekologik profili sifatida talqin qilinmasligi kerak.

Iqlim o‘zgarishi yukining hayot sikli bosqichlari

Ushbu taqsimot muhim natijani ko‘rsatadi: nano strategiya dala tashriflarini beshtadan ikkitaga kamaytirib transport yukini pasaytiradi; biroq SHM elektron uskunasining 41,42 kg CO₂ ekvivalenti bo‘lgan 30 yillik yuki qo‘shilganda bu ustunlik bazaviy jamida teskariga aylanadi.

Kelajak aralashuvi qo‘shilgandagi iqlim natijalari

Nano strategiyaning iqlim o‘zgarishi ta’siri faqat Ssenariy B uchun kichikroq kelajak restavratsiya maydonlari qo‘llanganda an’anaviy strategiyadan pastga tushadi. Manba bu natijani MWCNT qorishmasi “tabiatan kam uglerodli” yoki “ko‘proq chidamli” ekanining dalili sifatida talqin qilmaydi.

Zarracha modda misoli nega muhim?

Tadqiqotning ko‘p kategoriyali ekologik talqin talab qilishini ko‘rsatuvchi muhim misollardan biri zarracha moddadir. Nano-mustahkamlangan strategiyaning zarracha modda ta’siri bazaviy holatda %3,29 yuqori, kutilgan aralashuv ssenariysida %7,79 yuqori va pessimistik ssenariyda %10,71 yuqori. Optimistik ssenariyda esa ikki usul deyarli teng va nano strategiya taxminan %0,22 pastroq qiymat ko‘rsatadi.

Shu sababli faqat CO₂ ekvivalenti asosida “ekologikroq” degan xulosa chiqarish tadqiqotning barcha ekologik natijalarini ifodalamaydi.

Karbonatlanish nega modelga qo‘shilmagan?

Ohakli qorishmalarda atmosferadagi CO₂ ning vaqt o‘tishi bilan karbonatlanish orqali bog‘lanishi butun hayot sikli uglerod balansiga ta’sir qilishi mumkin. Biroq karbonatlanish tezligi va miqdori bog‘lovchi tarkibi, g‘ovak tuzilma, namlik, atrof-muhit sharoiti va CO₂ kirish imkoniga bog‘liq.

Ushbu tadqiqot maxsus qorishma formulalari uchun uzoq muddatli karbonatlanish ma’lumotiga ega bo‘lmagani sababli hech qanday CO₂ qayta-yutilish krediti qo‘llamagan. Shu sababli bildirilgan iqlim qiymatlari faqat belgilangan inventar jarayonlarini ifodalaydi.

Tarixiy devor bilan uzoq muddatli moslik tasdiqlanganmi?

Yo‘q. Tadqiqot MWCNT qo‘shimchasining g‘ovak tuzilma va namlik almashinuviga mumkin bo‘lgan ta’sirlarini tarixiy terma konstruksiyalar nuqtai nazaridan alohida uzoq muddatli o‘rganish zarurligini bildiradi.

Suv bug‘i o‘tkazuvchanligi, kapillyar suv tashilishi, qurish xatti-harakati va tuz tashilishi/kristallanishi bevosita o‘lchanmagan. MWCNT qorishmasi bilan asl tuproq asosidagi devor qorishmasi o‘rtasida bevosita gigroskopik yoki tuz mosligi taqqoslashi ham bajarilmagan.

Bu parametrlar tarixiy inshootlarda ayniqsa muhim; chunki nomos ta’mir qorishmasi namlikni konstruksiya ichida ushlab qolishi yoki tuz kristallanishi zararlanishini asl tarixiy materialga ko‘chirishi mumkin.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan natijalar

• MWCNT qo‘shilgan uch komponentli restavratsiya qorishmasi haqiqiy tarixiy devorning 4 m² qismida ichki elektrodlar bilan dala miqyosida qo‘llangan.
• Elektr qarshiligiga asoslangan maqsadli SHM tizimi sakkizta kritik nuqtada monitoring signali beradigan qilib o‘rnatilgan.
• Nano-mustahkamlangan strategiyaning dastlabki qo‘llash va 30 yillik monitoring xarajatlari an’anaviy strategiyadan yuqori.
• Faraz qilingan kichikroq kelajak aralashuv ulushlari qo‘llanganda nano strategiya uchta deterministik ssenariyda pastroq hisoblangan 30 yillik xarajat hosil qiladi.
• Monte-Karlo modelida nano strategiyaning pastroq xarajat hosil qilishi ustun natijadir; biroq juftlashtirilgan xarajat farqining %95 noaniqlik oralig‘i nolni kesib o‘tadi.
• SHM uskunasi qo‘shilganda nano strategiyaning bazaviy umumiy iqlim o‘zgarishi ta’siri an’anaviy strategiyadan %5,83 yuqori.
• Pastroq nano-strategiya iqlim ta’siri faqat kelajakdagi kichikroq aralashuv ulushlari qo‘llangandan keyin yuzaga keladi.
• Ekologik natijalar ta’sir kategoriyasiga qarab o‘zgaradi; bitta uglerod metrikasi butun ekologik samaradorlikni ifodalamaydi.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlamaydigan natijalar

• MWCNT qorishmasi an’anaviy qorishmadan 30 yil ko‘proq chidamli ekanligi isbotlanmagan.
• SHM tizimi fizik yemirilishni bevosita kamaytirishi ko‘rsatilmagan.
• Elektr qarshiligi chegaralari bilan haqiqiy shikastlanish darajasi o‘rtasida tasdiqlangan miqdoriy chegara munosabati o‘rnatilmagan.
• Qarshilik o‘lchovlari miqdoriy shikastlanish indeksi sifatida kalibrlanmagan.
• Ssenariy B uchun %25–60 oralig‘idagi kelajak aralashuv ulushlari dala kuzatuvidan olingan 30 yillik yemirilish ulushlari emas.
• Nano strategiya barcha ekologik ta’sir kategoriyalarida ustun ekanligi ko‘rsatilmagan.
• SHM uskunasi uchun iqlim o‘zgarishidan boshqa barcha EF 3.2 kategoriyalarida to‘liq hayot sikli inventari yaratilmagan.
• MWCNT qorishmasining asl tarixiy devor bilan uzoq muddatli namlik va tuz mosligi hali isbotlanmagan.
• Ushbu bitta keys tadqiqotining xarajatlarini boshqa mamlakatlar, ish haqi darajalari, masofalar yoki tarixiy inshootlarga bevosita umumlashtirib bo‘lmaydi.

Tadqiqotning asosiy cheklovlari

Istiqbolli 30 yillik tuzilma: Uzoq muddatli natijalar haqiqiy 30 yillik dala kuzatuvlari emas, balki iqtisodiy va ekologik model natijalaridir.

Kelajak aralashuv ulushlari: Ssenariy A va B uchun turli ulushlar muhandislikka asoslangan farazlar bo‘lib, natijalarga kuchli ta’sir qiladi.

SHM kalibrlash: Elektr qarshiligi uchun harorat va namlikka nisbatan miqdoriy dala tuzatishi yoki shikastlanish chegarasi kalibrlashi bajarilmagan.

Fazoviy qamrov farqi: Vizual tekshiruv butun devorni davriy ravishda baholaydi, SHM esa sakkizta tanlangan kritik nuqtadan uzluksiz/takroriy ma’lumot beradi. Ikki usul bir xil ma’lumot turini hosil qilmaydi.

Elektronika LCA ma’lumoti: SHM uskunasining faqat iqlim o‘zgarishi ta’siri skrining darajasida modelga qo‘shila olgan.

MWCNT proxy ma’lumoti: Ishlatilgan nano-materialga xos to‘liq LCI bo‘lmagani sababli ishlab chiqarish uchun vakillik qiluvchi CVD ma’lumoti ishlatilgan.

Namlik va tuz mosligi: Uzoq muddatli suv bug‘i, kapillyarlik, qurish va tuz kristallanishi xatti-harakatlari eksperimental ravishda tasdiqlanmagan.

Karbonatlanish: Qorishma tomonidan uzoq muddatli CO₂ yutilishi uchun uglerod krediti modelga qo‘shilmagan.

Kelajakdagi tadqiqot ehtiyoji

Mualliflar monitoring tizimi haqiqiy qaror qo‘llab-quvvatlash vositasiga aylanishi uchun elektr qarshiligi javobi, haqiqiy yemirilish holati va restavratsiya talab qilinadigan maydon o‘rtasida uzoq muddatli dala ma’lumotlariga asoslangan miqdoriy munosabatlar o‘rnatilishi zarurligini ta’kidlaydi.

Bundan tashqari, MWCNT qorishmasining tarixiy devor bilan suv bug‘i o‘tkazuvchanligi, kapillyar namlik tashilishi, qurish, tuz tashilishi va tuz kristallanishi bo‘yicha uzoq muddatli mosligini sinash; SHM infratuzilmasi uchun barcha EF 3.2 ekologik kategoriyalarida batafsilroq hayot sikli inventarlarini yaratish zarur.

Manba va Usul Haqida Izoh

Asl tadqiqot: Prospective Life-Cycle Cost and Environmental Assessment of MWCNT-Reinforced Self-Sensing Ternary Mortar for Historic Masonry Restoration: A Field Case Study

Mualliflar: Evangelos Vasileiou; Lydia-Chara Pavlopoulou; Vasileios D. Prokopiou; Ilona Lazaridou; Vasileios Zeimpekis; George Maistros; Zoi S. Metaxa; Nikolaos D. Alexopoulos.

Corresponding author: Nikolaos D. Alexopoulos.

Corresponding author e-pochtasi: nalexop@aegean.gr

Affiliatsiyalar: Research Unit of Advanced Materials, Department of Financial and Management Engineering, School of Engineering, University of the Aegean, Chios, Greece; Department of Accounting and Finance, Hellenic Mediterranean University, Heraklion, Greece; Hephaestus Laboratory, School of Chemistry, Democritus University of Thrace, Kavala, Greece.

Jurnal: Sustainability.

Nashriyot: MDPI, Basel, Switzerland.

Jild / son / maqola raqami: Volume 18, Issue 19, Article 10216.

DOI: 10.3390/su181910216.

Yuborilgan: 9 iyul 2026.

Reviziya: 29 sentyabr 2026.

Qabul: 6 oktyabr 2026.

Nashr: 8 oktyabr 2026.

Manba turi: Taqrizdan o‘tgan tadqiqot maqolasi; haqiqiy tarixiy devordagi dala qo‘llashini istiqbolli 30 yillik hayot sikli xarajat va ekologik baholash modeli bilan birlashtirgan keys tadqiqoti.

Litsenziya: Creative Commons Attribution (CC BY).

Rasmiy havola: https://doi.org/10.3390/su181910216

Funksional birlik: 24 m² tarixiy terma devor, 30 yillik referens davr.

Haqiqiy dala qo‘llashi: An’anaviy va nano-mustahkamlangan qorishma uchun bir xil devorda alohida 4 m² maydonlar.

Iqtisodiy usul: Activity-Based Costing va 30 yillik Life-Cycle Cost modeli.

Ekologik usul: LCA for Experts® 10.9.8.16; ISO 14040:2006 va ISO 14044:2006 doirasi; Environmental Footprint 3.2.

Noaniqlik usuli: Optimistik, kutilgan va pessimistik xarajatlarni uchburchak taqsimot chegarasi/modasi sifatida ishlatadigan 1.000.000 juftlashtirilgan Monte-Karlo simulyatsiyasi; Python 3.11.

Moliyalashtirish: “Interregional Digital Transformation for Culture and Tourism in Aegean Archipelagos” e-Infrastructure loyihasi (MIS 5047046); “Regional Excellence” harakati doirasida Yevropa Mintaqaviy Taraqqiyot Jamg‘armasi va Gretsiya davlati tomonidan birgalikda moliyalashtirilgan.

Etika qo‘mitasi: Qo‘llanilmaydi.

Xabardor rozilik: Qo‘llanilmaydi.

Ma’lumotlarning mavjudligi: Ma’lumotlar asosli so‘rov bo‘yicha corresponding author dan olinishi mumkin. Loyihaga xos xarajat farazlari, restavratsiya aralashuvi parametrlari va LCA model kirishlarini o‘z ichiga olgani sababli ommaga ochiq emas.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Mualliflar manfaatlar to‘qnashuvi yo‘qligini bildirgan.

Muallif hissalari: Konseptuallashtirish E.V., L.-C.P., V.D.P. va N.D.A.; usul E.V., L.-C.P., V.D.P., V.Z. va N.D.A.; dasturiy ta’minot V.D.P. va I.L.; tasdiqlash E.V., L.-C.P., V.D.P., V.Z., Z.S.M. va N.D.A.; formal tahlil E.V., L.-C.P. va V.D.P.; tadqiqot E.V., L.-C.P., I.L., V.Z. va G.M.; resurslar N.D.A., Z.S.M. va G.M.; ma’lumotlarni boshqarish E.V., L.-C.P., V.D.P. va I.L.; dastlabki qoralama E.V., L.-C.P. va V.D.P.; ko‘rib chiqish/tahrirlash barcha mualliflar; vizuallashtirish V.D.P. va I.L.; nazorat Z.S.M. va N.D.A.; loyiha boshqaruvi E.V. va N.D.A.

Asosiy ilmiy talqin chegarasi: Hisoblangan iqtisodiy va ekologik afzalliklar ikki to‘liq restavratsiya strategiyasini taqqoslashdir. Material formulasi, monitoring usuli, dala tashrifi chastotasi, uskuna ehtiyoji va kelajak aralashuv ulushlari bir vaqtda o‘zgaradi. Shu sababli tadqiqot faqat MWCNT qo‘shimchasining yoki faqat SHM tizimining mustaqil iqtisodiy/ekologik ta’sirini ajratmaydi.

Chidamlilik chegarasi: Tadqiqot MWCNT qorishmasi uzoqroq fizik xizmat muddatiga ega ekanini eksperimental ravishda ko‘rsatmagan. O‘zini sezish va fizik chidamlilik alohida xususiyatlardir.

SHM chegarasi: Qarshilik signallari harorat/namlik uchun dala kalibrlangan miqdoriy tuzatishga tortilmagan va miqdoriy shikastlanish indeksiga aylantirilmagan.

Ekologik tizim chegarasi: SHM uskunasining batafsil komponent inventari faqat iqlim o‘zgarishi uchun skrining darajasida qo‘shilgan. Shu sababli boshqa EF 3.2 natijalari monitoring-enabled tizimning qisman ekologik profillaridir.