کاربرد سنگ ها در ساختمان

تهیه کننده: فرشید تقوی
سنگ يکی از ابتدايی ترين مصالح ساختمانی است که انسان برای ساختن ابزار و پناهگاهها و رفع نياز خود استفاده کرده است. در ساختمانهای سنگی از سنگ لاشه همراه با ملاتهای گچ و آهک استفاده شده است چنانچه بايد اذعان کرد که اگرچه سنگ به علت سنگينی و مشکلات حمل و نقل و استخراج تا حدی جای خود را به مصالحی نظير آجر داده است اما همچنان اهميت خود را در ساختمانهای سنگين و سخت نظير پلها ، تونلها بهمن گيرها، ديوارهای حائل و سنگ چين ها و کرسی چين ها و غير حفظ کرده است. بررسی خواص عمومی سنگها مواردی مانند مقاومت در برابر کشش ، تحمل فشار ، نفوذپذيری ، انتشار امواج ، پايداری و در نظر گرفتن امتداد لايه بندی و سطوح ضعيف در عمليات که بايد در اين مورد گفت که سنگها نوعا دارای سطوحی هستند که در آنها نيروی چسبندگی و اتصال دانه ها نسبت به لايه های ديگر کمتر و يا حداقل است. در مجموع بايد مقاومت سنگ ساختمانی بدون شيار ، رگه ، ترک ، خلل و فرج پوسيدگی و لايه سست باشد و حتی المقدور رنگی يکنواخت داشته باشد. بطور کلی سنگ طبيعی را که دارای مقاومت کافی در شرايط جوی و رنگ جالبی باشد می توان در عمليات ساختمانی و به صورت .سنگ لاشه ، سنگ قواره ، سنگ باربر ، سنگ پلاک ، سنگ درپوش ، سنگ ستون و حتی به صورت ظروف و وسايل سنگی استفاده نمود.
تقسیم بندی سنگ های ساختمانی
سنگ های ساختمانی را بر اساس پارامترهای زیر تقسیم بندی می کنند:
بر اساس وزن مخصوص: سنگهای سنگین وزن ، سنگهایی که وزن مخصوص آنها بیش از 1.8 گرم بر سانتی متر مکعب است و سنگهای سبک ، دسته‌ای از سنگها هستند که وزن مخصوص آنها کمتر از 1.8 گرم بر سانتی متر مکعب می‌باشد.
بر اساس مقاومت فشاری: سنگهای سنگین که مقاومت فشاری آنها از 100تا 1000 مگا پاسکال است. و سنگهای سبک که مقاومت فشاری آنها از 4 تا 200 مگا پاسکال است.
بر اساس ضریب نرم شدگی: اگر مقدار این ضریب از 0.6 تا 1 باشد از آن برای احداث ساختمان استفاده می‌شود.

سنگهای پی و دیوار
در پی ساختمانها و بخشی از دیوارها که در زیر سطح زمین قرار دارند از سنگهای آذرین و رسوبی که ضریب نرم شدگی آنها بیش از 0.7 باشد، استفاده می‌گردد. نداشتن کانیهای رسی یا قطعات غیر همگن و درزه و شکاف در اینگونه سنگها ضروری است.

دیواره‌های سنگی
از سنگهای آذرین ، رسوبی یا دگرگونی که دارای ویژگیهای زیر باشند در دیوارهای سنگی استفاده می‌شود.
– مقاومت فشاری بین 0.4 تا 50 مگاپاسگال باشد.
– وزن مخصوص آن 0.9 تا 2.2 باشد.
– ضریب نرم شدگی آن بین 0.6 تا 0.7 باشد. و نیز سنگ هوازده نباشد.

سنگ نما و کف
سنگهای آذرین ، دگرگدنی و رسوبی که دارای این ویژگیها باشند، به عنوان سنگ نمای ساختمان بکار می‌روند.
– مقاومت فشاری آن بیش از 5 مگا پاسکال باشد.
– ضریب نرم شدگی بین 0.7 تا 0.9 باشد.
– نداشتن درزه و شکاف در سنگ.
– نبود کانیهای رسی و مواد قابل حل در سنگ.
– نبود حالت آلتراسیون و هوازدگی.
– داشتن رنگ مرغوب.

سنگهای قابل مصرف در راه سازی
سنگها در راه سازی مصارف متعدد دارند که از جمله این موارد پل سازی ، زیر سازی ، سنگفرش ، زیر ریل آهن و غیره است. انواع سنگهای آذرین ، دگرگونی و رسوبی که واجد خصوصیتهای زیر باشند، در راه سازی قابل استفاده خواهند بود.
– مقاومت فشاری بیش از 100 مگا پاسکال
– ضریب نرم شدگی بیش از 0.9
– میزان جذب آب ، کمتر از 1 درصد
– وزن مخصوص بیش از 2.3 گرم بر سانتیمتر مکعب
– نداشتن کانیهای رسی ، گچ و مواد قابل حل در آب
– عدم آلتراسیون و هوازدگی در سنگ

سنگهای مقاوم در برابر محلولها و حرارت سنگهایی که در برابر اسیدها مقاومند، عبارتند از گرانیت ، دیاباز ، دیوریت ، کوارتزیت و بازالت. سنگهای مقاوم در برابر محلولهای قلیایی عبارتند از سنگ آهک ، دولومیت ، سنگ مرمر و منیزیت. سنگهایی که در شرایط حرارت بالا مقاوم هستند عبارتند از بازالت ، دیاباز و توف. ویژگی مهم این سنگها داشتن مقاومت فشاری بیش از 100 مگا پاسگال است که میزان جذب آن حداکثر به 1 در صد می‌رسد.
فساد در سنگ
عامل اصلی فساد در سنگ‌ها اثر نمک‌های محلول بر آنها می‌باشد. آلودگی محیط، یخبندان و پوسیدگی در قطعات فلزی و وجود رگه‌های ضعیف و همچنین عملیات اجرایی ضعیف نیز موجب تخریب سنگ‌ها می‌شود.
اثر نمک‌های محلول
چنانچه 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 می‌گردد. لذا سنگ‌هایی که متخلخل ترند در برابر نمک‌های محلول حساس ترند.
آلودگی محیط
سنگ‌های دارای کانی کربنات کلسیم به خصوص در برابر محیط‌های اسیدی حساس هستند. اکسید گوگرد در محیط مرطوب و اکسیژن موجود در هوا تولید اسید سولفوریک می‌کند که بر سنگ‌های آهکی اثر می‌گذارد و تولید سولفات کلسیم می‌نماید. سنگ‌های آهکی و ماسه سنگ‌های آهکی در این مورد حساس ترند.
در مورد سنگ‌های آهکی، سولفات کلسیم حاصل شده در سطح، به وسیله آب شسته می‌شوند. ولی در سطوحی که قابل شستشو نیستند، سطح به وسیله دوده سیاه می‌شود و مبدل به پوسته‌های سخت و برآمدگی‌هایی می‌شود که گرد آهکی در اطراف آن وجود دارد. در انواع سنگ‌های آهکی منیزیم دار، ایجاد سولفات منیزیم روند فساد را تسریع می‌کند.
در ماسه سنگ‌ها خلل و فرج توسط گچ (سولفات کلسیم) پر می‌شوند، پوسته‌های سخت ایجاد شده اغلب به علت تفاوت انبساط حرارتی فرو می‌ریزند. ماسه سنگ‌های سیلیسی گرچه مستقیما بر اثر تهاجم اسیدهای موجود در هوا آسیب نمی‌بینند ولی سنگ گچ تولید شده توسط سنگ آهک موجب خرابی در آنها می‌شود که به علت تبخیر حاصل از تبلور در سطح آنها به وجود می‌آید.
مرمر که اساسا 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 تاثیر عمل تبلور قرار می‌گیرد.
اثر یخبندان
تخریب بر اثر یخبندان در قسمت‌هایی از ساختمان نظیر محل درپوش‌ها، سایه بان‌ها، کرسی بنا و کف پنجره‌ها بیشتر دیده می‌شود. عموما سنگ آهک و دولومیت بیش از ماسه سنگ در معرض تهاجم اثر یخبندان هستند. مرمر، شیت و گرانیت به علت تخلخل اندک تحت تاثیر اثر یخبندان واقع نمی‌شوند.
پوسیدگی فلزات
آب بارانی که از سطوح مس و آلیاژهای آن به سطح سنگ آهکی می‌ریزد باعث ایجاد لکه‌های سبزرنگی می‌شود. زنگ زدگی حاصل از مواد آهنی و فولادی بسیار سخت و دشوار از روی سطوح متخلخل سنگ‌ها پاک می‌شوند. بیشترین آسیب دیدگی ناشی از انبساط زنگ زدن قطعات آهنی و فولادی داخل سنگ کاری نما رخ 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، مرمر و ماسه سنگ‌ها ممکن است در اثر آتش سیاه یا خرد شوند. سنگ‌های آهکی عموما تحت تاثیر آتش قرار نمی‌گیرند، فقط سنگ‌های با رنگ روشن به علت اکسید شدن آهن موجود در آنها برای همیشه صورتی رنگ می‌شوند.
عمليات ساختمانی با سنگ
برای ساخت بنایی سنگی باید یکسری الزامات در هنگام اجرا رعایت شوند. اين مبانی که ضامن ساخت بنا با کيفيت بهتر خواهند بود عبارتند از:
مشخصات سنگ بايد برابر مراتب مندرج در بخش قبل باشد
در هنگام بنايی بايد سنگ را ابتدا مرطوب کرد و سپس از آن استفاده نمود
سنگ ها به صورت کله و راسته بايد به نحوی روی هم قرار گيرند که قطعات به خوبيدر يکديگر قفل بست شوند و نبايد بندهای بين سنگ ها روی يکديگر قرار گيرد
ملات در بين سنگ ها بايد به نحوی قرار گيرد که مانع از تماس لبه های سنگ فوقانی و تحتانی با يکديگر شود
قطعات سنگ چيده شده در رج اول بايد بزرگتر از رج های فوقانی باشد
سنگ بايد در جهت خواب و جهت اوليه و طبيعی آن قرار گيرد.به اين ترتيب راستای نيروهای وارده بر روی هر قطعه از سنگ ساختمانی،بايد عمود بر رگه يا خواب طبيعی آن باشد.اين مساله در مورد سنگ های لايه لايه ازاهميت ويژه ای برخوردار است
قطعه سنگ بايد در محل مورد نظر به نحوی قرارداده شود که پس از تماس با ملات حرکت نکند
عمليات بنايی با سنگ در هوای زير 5 درجه سانتی گراد مجاز نيست و پس از عمليات ساختمانی بايد به نحوه مطلوب آنها را در برابر ضربه و عوامل جوی حفظ نمود
بسته به نوع و مقاومت سنگ و شرايط اقليمی و مصالح طرح بايد بندکشی مناسب با ديوارهای سنگ انجام شود
برای نصب سنگ های پلاک قطعا بايد قلاب های مناسب فلزی از آهن زنگ نزن و يا ساير فلزات مناسب مانند برنز جهت اتصال بهتر سنگ به ملات و يا به صورت نصب خشک پيش بينی شود