سنگ چیست و چه کاربرد هایی در ساختمان سازی دارد؟
سنگ چیست؟
سنگ
یا صخره (از عربی) به
مواد جامدی از پوسته زمین گفته می شود که از یک یا چند کانی که با یکدیگر پیوند یافته‌اند، تشکیل شده است. در زمین شناسی سنگ تجمعی طبیعی و جامد از مواد
معدنی یا شبه معدنی است. لایه خارجی جامد زمین(سنگ‌کره)از سنگ تشکیل
شده‌است. صخره‌ها سه گونه هستند:آذرین، رسوبی و دگرگون شده. دانش شناختن سنگ‌ها را
سنگ
شناسی می‌نامند. عنصر اصلی تشکیل
دهنده تمامی سنگ‌ها سیلیس است. سنگ‌ها و کانی‌ها
در ساختمان سازی، صنایع، پزشکی و ... به کار می‌روند.
تفاوت سنگ و خاک
مهم
ترین تفاوت خاک و سنگ اختلاف در میزان فشردگی و چسبندگی آنها به یکدیگر است. از
دیدگاه زمین شناسی سنگ به موادی از پوسته زمین گفته می‌شود که از یک یا چند کانی که با یکدیگر پیوند یافته اند درست شده است. در مقابل خاک توده‌ای از ذرات با دانه های منفصل یا دارای پیوند سست است که
بر اثر هوازدگی سنگ ها و به طور برجا تشکیل شده است.
اما در مهندسی و کارهای ساختمانی قابلیت حفاری مصالح زمین شناسی به عنوان شاخصی در
طبقه بندی آن ها به دو گروه سنگ و خاک مورد استفاده قرار می‌گیرد.
منشأ شکل‌گیری سنگ‌ها و خرده سنگ‌ها
عوامل کوه زایی
فشارهای کره مذاب درون
زمین را که به پوسته جامد سطح آن وارد می‌شود را می‌توان عامل فرایند کوه زایی و
خشکی زایی نامید.
عوامل هوازدگی یا کوه سایی
هر یک از چند روندی را
که باعث خرد شدن و تغییر شکل مواد سخت سطح زمین و موادی که با جو در تماس هستند،
هوازدگی می‌نامند. عوامل فرسایش یا هوازدگی به دو گروه فیزیکی و شیمیایی تقسیم می‌شوند.
هوازدگی شیمیایی
محصول هیدراتاسیون، انحلال، آبکافت، اکسیداسیون یا عکس‌العمل آب های اسیدی با املاح تشکیل دهنده سنگ هاست.
هوازدگی فیزیکی
این پدیده توسط عواملی چون یخبندان، تغییرات حرارت در جو و در نتیجه انبساط و انقباض، گرانش زمین، رشد گیاهان، باد، جریان آب و عمل جانوران و مانند این ها شکل می‌گیرد و باعث خرد شدن سنگ‌ها و تغییر شکل آنها به دانه های ریز تر می‌شود.
ساختمان شیمیایی سنگ‌ها
سنگ ها خود از قسمت‌های
ساده‌تری به نام کانی ساخته شده‌اند. کانی‌ها
مواد جامد، طبیعی، معمولاً متبلور، غیرآلی، همگنو با ترکیبات شیمیایی
مشخص‌اند. تاکنون بیش از ۳۰۰۰ کانی در طبیعت شناخته شده که تنها حدود ۲۴ کانی در
سنگ‌های پوسته زمین فراوان هستند و آنها را کانی‌های سنگ ساز می نامند.
طبقه بندی شیمیایی سنگ‌ها
چون کانی‌های تشکیل
دهنده سنگ‌ها متنوع هستند، بسته به میزان وجود بعضی دیگر از ترکیبات شیمیایی که در
آنها است سنگ‌ها را به چهار دسته تقسیم می‌کنند:
کربنات‌ها
سولفات‌ها
اکسیدها
سیلیکات‌ها
انواع سنگ‌های ساختمانی
سنگ طبیعی:کلیه سنگ های ساختمانی که از معادن طبیعی استخراج و پس از بهره وری مورد استفاده قرار می‌گیرند.
سنگ مصنوعی:کلیه سنگ های ساختمانی که در کارخانه و با ترکیب مواد و مصالح مختلف توسط بشر ساخته شده‌است.
بر
اساس وزن مخصوص:سنگ‌های سنگین وزن، سنگ هایی که وزن
مخصوص آن ها بیش از ۱٫۸ گرم بر سانتی متر مکعب است و سنگ های سبک، دسته‌ای از سنگ‌ها
هستند که وزن مخصوص آنها کمتر از ۱٫۸ گرم بر سانتی متر مکعب می باشد.
بر
اساس مقاومت فشاری:سنگ های سنگین که
مقاومت فشاری آنها از ۱۰۰تا ۱۰۰۰ مگا پاسکال است؛ و سنگ های سبک که مقاومت فشاری
آن ها از ۴ تا ۲۰۰مگا
پاسکال است.
بر
اساس ضریب نرم شدگی:اگر مقدار این ضریب
از ۰٫۶
تا ۱ باشد از آن برای احداث ساختمان استفاده می‌شود.
سنگ مصنوعی سمنت پلاست_ سنگ پلیمری درنیکا
سنگ
مصنوعی نامی برای انواع مختلف محصولات سنگ مصنوعی است که از قرن ۱۸ استفاده می‌شود.
سنگ های مصنوعی در پروژه‌های مهندسی عمران، ساختمان سازی، مصارف صنعتی و غیره مورد
استفاده قرار می‌گیرند.
یکی
از اولین سنگ های مصنوعی تحت عنوان Lithodipyra (AKA Coade stone) بین
سال‌های ۱۷۶۹ الی ۱۸۳۳ میلادی تولید گردید.
پس از آن تولید سنگ های مصنوعی به روش های
مختلف ادامه پیدا کرد.
سنگ
مصنوعی پلیمری –
درنیکا سنگ بر اساس استفاده از بتن سیمانی تولید می‌شود که در آن ماسه به عنوان
ذرات ریز پرکننده یکی از مهم ترین مواد اولیه می‌باشد. ترکیبات پلیمری و افزودنی های
شیمیایی چسبندگی بین تمام اجزاء را ایجاد کرده و مقاومت سنگ مصنوعی را تأمین می‌کند.
رنگ دانه های اکسید آهن که مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش و محیط های قلیایی
می باشد رنگ مورد نظر را به این سنگ‌ها می‌دهد.
ترکیبی که از این راه به دست می‌آید
در قالب هایی از جنس سیلیکان و پلیمر ریخته می‌شود که دارای نقش و نگارهای سنگ های
طبیعی می باشند و به این سنگ‌ها سیمایی کاملاً طبیعی می‌دهد. از نظر قیمت، سنگ های
مصنوعی به مراتب قیمتی کمتر از سنگ‌های طبیعی دارند، چرا که کارهای دشواری که روی
سنگ طبیعی برای رساندن آن به بازار و قابل استفاده کردن آن انجام می‌شود در مورد
سنگ‌های مصنوعی غیرضروری می‌نماید و دارای وزنی کمتر و ضخامتی کوچکتر هستند که به
ما این اجازه را می‌دهد که سه برابر سنگ‌های طبیعی بتوانیم آنها را به‌کار گیریم.
مزیت های سنگ مصنوعی سمنت پلاست – درنیکا سنگ:
بسیار سبکتر از سنگ های طبیعی بوده و کار با آن را آسان‌تر می‌کند.
قابل استفاده در فضای بیرونی و داخلی ساختمان ها می‌باشد.
برش و تنظیم سنگ های مصنوعی آسان است.
نصب سنگ های مصنوعی بسیار آسان است و نیاز به استفاده از تجهیزات خاص برای جلوگیری از ریزش وجود ندارد.
بسیار ارزان تر از سنگ های طبیعی می باشد.
تکنولوژی تولید سنگ های مصنوعی امکان تولید سنگ در طرح‌ها و رنگ‌های متنوع را فراهم نموده‌است که در نتیجه آن می‌توان طرح‌های دکوراتیو زیبا و متنوعی را اجرا نمود.
در مقابل دما عایق کاری بسیار خوبی ایجاد می کند.
بسیار مقاوم تر به دلیل فرمولاسیون خاص و استفاده از تکنولوژی های نوین (مقاومتی در حدود ۳ برابر بتن)
بسیار سبک تر و در نتیجه کار با آن آسان‌تر به دلیل وزن مخصوص پایین تر
بسیار ارزان تر به دلیل استفاده از تکنولوژی های نوین
امکان تولید در طرح ها و رنگ‌های متنوع با استفاده از قالب با طرح‌های متنوع
امکان تولید بر اساس نوع و شرایط مصرف(استفاده در فضای بیرونی یا داخلی ساختمان، کف، دیوار، نما، دکوراتیو و غیره) با تغییر فرمولاسیون مواد ترکیبی و قالب های متنوع (هم‌اکنون شرکت درنیکا محصولات بسیار متنوع سنگ های مصنوعی پلیمری «درنیکا سنگ» را شامل: سنگ نما، سنگ آنتیک و دکوراتیو، موزاییک، سنگ فرش، کفپوش، قرنیز، پله، زیر پله و جدول تولید و به بازار ارائه می کند.)
عدم نیاز به برشکاری زیاد به دلیل وجود محصولات در سایز های مختلف
نصب بسیار آسان و عدم نیاز به استفاده از تجهیزات خاص برای جلوگیری از ریزش با در نظر گرفتن تمهیدات خاص در حین قالب‌گیری
سنگ طبیعی
این
سنگ ها در دسته های گوناگون و متنوعی نام گذاری می‌شوند که بعضاً نام معدن سنگ به عنوان اسم آن استفاده می‌شود. رایج ترین
سنگ های ساختمانی عبارتند از:
گرانیت
گابرو
ماسه سنگ شامل ماسه سنگ آهکی _ ماسه سنگ سیلیسی _ ماسه سنگاکسید آهن _ ماسه سنگ دولومیتی
دیوریت
کوارتزیت
مرمریت
مرمرها
تراورتن
مشخصات کلی انتخاب سنگ برای مصارف ساختمانی
1)بافت سنگ باید
ساختمانی سالم داشته باشد، یعنی بدون شیار، ترک و رگه های سست باشد
2)بدون هرگونه خلل
و فرج باشد
3)پوسیدگی نداشته
باشد
4)یکدست، یکنواخت و
همگن باشد
5)سنگ ساختمانی نباید
آب زیاد جذب کند، لذا نباید:
الف)در آب متلاشی یا
حل شود
ب)تمام یا قسمتی از
آن بیش از ۸ درصد وزن خود آب بمکد
6)سنگ ساختمانی
نباید آلوده به مواد طبیعی و مصنوعی باشد
7)سنگ باید شرایط
فیزیکی و شیمیایی محیط را تحمل کند، لذا باید:
الف)در برابر باد،
یخبندان، تغییرات دما و در صورت وجود جریان آب در مقابل آن و کلیه عوامل فرسایش مقاومت کند
ب)در برابر محیط های شیمیایی اسیدی و قلیایی و همچنین عمل آبکافت و اکسیداسیون مقاومت کند
8)مقاومت فشاری برای قطعات باربر نباید کمتر از ۱۵۰
کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد
9)در مقابل سایش مقاوم باشد
مقاومت سنگ‌های ساختمانی
مقاومت در معنای لغوی
به معنای تحمل فشار است و برای سنگ های مختلف اندازه‌گیری می‌شود. انواع سنگ‌ها بر
اساس میزان مقاومت به دو نوع سبک و سنگین تقسیم می‌شوند بطوری که سنگ‌های سنگین
فشاری بین ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ مگا پاسکال را تحمل می‌کنند و سنگ هایی که تحمل آن ها بین ۴
تا ۲۰۰ مگاپاسکال باشد اصطلاحاً سبک نامیده می شوند اما سنگ ها فقط در اثر فشارهای
وزنی نیست که فرسایش می‌یابند و تغییر پیدا می کنند.
اصلی ترین عواملی که مقاومت
سنگ‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد هوازدگی، سرما، گرما و آتش‌سوزی است.
هوازدگی را گازهای معلق
در هوای شهرهای آلوده مثل دی‌اکسید کربن و دی‌اکسید گوگرد ایجاد می‌کنند و باعث
تغییر رنگ و شکستگی و حتی جدا شدن سنگ های ساختمانی می‌شوند. از عوامل دیگر
هوازدگی مثل انجماد و تبخیر آب در حفره‌های سنگ ها و حتی خاصیت رنگ بری و اثر
گرمایی نور خورشید می‌توان نام برد.
برای انتخاب ماندگارترین سنگ های ساختمانی
حتماً باید به ویژگی های سنگین های مختلف و همچین شرایط اقلیمی و آب و هوایی آن
منطقه توجه ویژه شود مثلاً انواع تراورتن ها که از انواع سنگ های آهکی هستند برای
مناطقی که رطوبت بالایی دارند اصلاً مناسب نیستند و خیلی زود دچار فرسایش می‌شوند.
طبقه‌بندی سنگ‌های طبیعی براساس BS812
گروه بازالت:آندزیت، بازالت، پرفیریت‌های قلیایی، دولومیت، اپیدیوریت، لامپروفیر، کوارتز-دولویتو اسپلیت، الیوین، هیپرستن، هورنبلند، ملافیر، تولئیت و پیکریت
گروه فلینت:چرت، فلینت
گروه گابرو: دیوریت قلیایی، گنایس قلیایی، گابرو، هورن بلند، نوریت، پریدوتیت، پیکریتو سرپانتینت
گروه گرانیت: گنایس، گرانیت، گرانودیوریت، پگناتیت، کوارتز-دیوریتو سینیت
گروه سنگ‌های ماسه‌ای و آذرین:آرکوز، گریویک، ماسه سنگو توف
گروه هورن فل:همه سنگ‌های ناشی از دگرگونی غیر از مرمر
گروه سنگ آهک:دولومیت، سنگ آهکو مرمر
گروه شیست‌ها:فیلیت، شیستو اسلیت
گروه پروفیری:آپلیت، داسیت، فلسیت، گرانوفیر، گراتوفیر، میکرو گرانیت، پروفیری، کوارتز-پروفیریت، ریولیتو تراشیت
گروه کوارتزیت:گانیستر، ماسه سنگ‌های کوارتزیتیو کوارتزیت دوباره بلوری شده
گروه سیلیکات‌ها:این گروه دارای عنصر سیلسیم [Si] بوده و عمدتاً از انجماد و تبلور مواد مذاب حاصل می‌شوند مانن کوارتز و مسکوویت
گروه غیر سیلیکات‌ها: این گروه از کانی‌ها فاقد عنصر سیلسیم [Si] هستند مانند: فیروزه ،هالیت و مسکوویت
خرابی سنگ
عامل اصلی خرابی سنگ
استفاده از مواد اسیدی مانند جوهر نمک، اسید، ترشیجات و انواع مواد
شوینده دارای
اسید است اگر چنانچه سنگ مورد نظر دارای این نوع از آسیب ها باشد معمولاً با کفسابی انجام و عیب مورد نظر رفع می‌شود.
اثر نمک‌های محلول
رطوبتی که به همراه خود
نمک‌های محلول دارد از سطح سنگ تبخیر شود مقداری نمک در سطح آن به صورت شوره و
لایه‌ای هم در خلل و فرج سنگ باقی می‌گذارد. تداوم دور رطوبت-تبخیر موجب افزایش
حجم بلورها و پوسته شدن سطح سنگ می شود، سنگ‌هایی که متخلخل ترند در برابر نمک‌های
محلول حساس ترند.
مقاله آموزشی:
کانترتاپ چیست؟
آلودگی محیط
سنگ‌های دارای کانی کربنات
کلسیم به
خصوص در برابر محیط های اسیدی حساس هستند. اکسید گوگرد در محیط مرطوب و اکسیژن موجود در هوا تولید اسید
سولفوریک می‌کند
که بر سنگ های آهکی اثر می‌گذارد و تولید سولفات کلسیم می نماید. سنگ های آهکی و ماسه سنگ های آهکی در
این مورد حساس ترند.
در مورد سنگ های آهکی، سولفات کلسیم حاصل شده در سطح، به وسیله آبشسته می‌شوند؛ ولی در سطوحی که قابل شستشو
نیستند، سطح به وسیله دوده سیاه می‌شود و مبدل به
پوسته های سخت و برآمدگی هایی می‌شود که گرد آهکی در اطراف آن وجود دارد.
در انواع سنگ های آهکی
منیزیم دار، ایجاد سولفات
منیزیم روند
فساد را تسریع می‌کند.
در ماسه سنگ ها خلل و
فرج توسط گچ (سولفات کلسیم) پر می‌شوند، پوسته های سخت ایجاد شده اغلب به علت
تفاوت انبساط حرارتی فرو می‌ریزند. ماسه سنگ های سیلیسی گرچه مستقیماً بر اثر
تهاجم اسیدهای موجود در هوا آسیب نمی بینند ولی سنگ گچ تولید شده توسط سنگ
آهک موجب
خرابی در آن ها می شود که به علت تبخیر حاصل از تبلور در سطح آنها به وجود می‌آید.
مرمر که
اساساً کربنات کلسیم است
مورد هجوم اسیدهای موجود در هوا قرار می‌گیرد و سطح صیقلی آن در مرور زمان زبر می‌شود؛
ولی به علت بافت متراکم و چگال آن کمتر تحت تأثیر عمل تبلور قرار می‌گیرد.
اثر یخبندان
تخریب بر اثر یخبندان
در قسمت هایی از ساختمان نظیر محل درپوش ها، سایه بان ها، کرسی بنا و کف پنجره ها بیشتر دیده می شود. عموماً سنگ آهکو دولومیت بیش از ماسه سنگ در معرض تهاجم اثر یخبندان هستند.
مرمر، شیت و گرانیت به
علت تخلخل اندک تحت تأثیر اثر یخبندان واقع نمی شوند.
پوسیدگی فلزات
آب بارانی که از سطوح مس و آلیاژ های آن به سطح سنگ آهکی می ریزد باعث ایجاد لکه های
سبز رنگی می‌شود. زنگ زدگی حاصل از مواد آهنی و فولادی بسیار سخت و دشوار از روی
سطوح متخلخل سنگ ها پاک می‌شوند. بیشترین آسیب دیدگی ناشی از انبساط زنگ زدن قطعات آهنی و فولادی داخل سنگ کاری نمارخ می‌دهد. به این منظور کلیه قطعات فلزی مورد
استفاده در نصب سنگ نما باید ضدزنگ باشند.
آتش
آتش به ندرت موجب تخریب کلی
در کارهای سنگی شود ولی سطح نمای گرانیت، مرمرو ماسه سنگ ها ممکن است در اثر آتش سیاه یا خرد شوند. سنگ های
آهکی عموماً تحت تأثیر آتش قرار نمی‌گیرند، فقط سنگ های با رنگ روشن به علت اکسید
شدن آهن موجود در آنها برای همیشه صورتی رنگ می‌شوند.
از
3 قرن پیش بشر شروع به تولید
سنگ
های مصنوعی کرد، که امروزه کارایی بالایی
را در صنعت عمران دارد و قابلیت بکارگیری در فضاهای مختلف با حمل آسان را داراست،
امکان شکل گیری سنگ های مصنوعی بسیار راحت تر از
سنگ
های طبیعی بوده و از نظر هزینه
نسبت به
سنگ
های طبیعی از قیمت مناسب تری برخوردار است.
سنگ‌های آذرین
هرچه بیشتر به عمق زمین
فرو رویم، دما بالاتر می رود و در اعماق زیاد، دما بیش از آن حدی می‌شود که برای
ذوب سنگ ها در سطح زمین لازم است. زمانی تصور می‌شد که آن چه در زیر پوسته ی زمین
پنهان است، حالتی مذاب دارد. امروزه اغلب زمین شناسان معتقدند که با وجود دمای
زیاد، مواد درونی زمین نمی‌توانند به حالت مذاب باشند، فشارهای عظیمی که از بالا
بر آنها وارد می‌آید، مانع ذوب شدن سنگ ها در اعماق زیاد می‌شود.
این مواد فقط در نقاطی از اعماق زمین به صورت
مذاب و سیال در می‌آیند که به علتی چون حرکت ورقه‌های سنگ کره، از مقدار فشار
کاسته شود یا سنگ های سطحی زمین به عمقی برسند که مقدار گرما خارج از تحمل آنها
باشد. در هر جا که سنگ ها ذوب شوند، ماده ی مذاب به دلیل سیال شدن به سمت بالا
حرکت می‌کند و راه خود را به بیرون از پوسته باز می‌کند و گدازه را به وجود می‌آورد.
گدازه‌ها
پس از سرد شدن، سنگ های آذرین بیرونی را می‌سازند ولی اگر ماده‌ی مذاب نتواند به
سطح زمین برسد، در داخل پوسته دوباره جامد می‌شود و تشکیل سنگ‌های آذرین درونی را
می‌دهد.
سنگ‌های رسوبی
ب
عضی از سنگ‌ها بر اثر
ته نشین شدن مواد داخل آب به وجود می‌آیند. رودها مقدار زیادی مواد را با خود به
دریاها و دریاچه ها می برند.
این مواد به دلیل
سنگینی به ته دریا می‌روند. روی هم قرار می‌گیرند و پس از سفت شدن سنگ هایی را به
وجود می‌آورند که به آن ها سنگ های رسوبی گفته می‌شود.
سنگ‌های رسوبی لایه
لایه‌اند که رنگ یا جنس هر لایه با لایه دیگر متفاوت است.
سنگ های رسوبی در کوه های
البرز و زاگرس به فراوانی یافت می‌شوند. ریگ، شن و سنگ‌های آهکی نمونه هایی از
سنگ های رسوبی هستند.
سنگ های رسوبی گرچه
در مقایسه با سنگ‌های آذرین و دگرگونی بخش كمتری از حجم پوسته را می سازند به دلیل
این كه سطح زمین تشكیل می‌شوند، قسمت اعظم سطح قاره ها را می پوشانند.
سنگ های
رسوبی به علت لایه لایه بودن و همچنین به همراه داشتن آثار و بقایای موجودات زنده‌ی
قدیمی به زمین شناسان كمک می‌کنند تا جزئیات تاریخ گذشته ی زمین را بازسازی كنند.
گذشته از این سنگ های
رسوبی محل ذخیره و انتقال آب‌های زیرزمینی هستند و به علت وجود ذخایر زغال سنگ،
نفت، گاز، نمك، کانی‌های مختلف آهن دار و به عنوان ماده‌ی اولیه برخی صنایع، اهمیت
اقتصادی فراوانی دارد.
سنگ های دگرگونی
به مجموعه فرآیندهایی که تحت شرایط خاص سبب تغییر
ساختمان و ترکیب کانی شناسی سنگ ها شده است و یک سنگ
را در حالت جامد به سنگ دیگری تبدیل می‌کند، دگرگونی
یا متامورفیسم گویند. سنگی که حاصل دگرگونی است، ممکن است نسبت به سنگ
مادر، شکل، اندازه با ترکیب شیمیایی کانی‌ها و در نتیجه بافت و ترکیب شیمیایی کلی
جدیدی پیدا کند.