آشنایی با انواع سنگ و سنگهای ساختمانی
سنگ چیست ؟
سنگ
به موادی از پوسته زمین اطلاق می‌شود که از یک یا چند کانی که با یکدیگر پیوند یافته‌اند، درست شده‌است.
سنگ یا خاک
از نقطه نظر زمین شناسی، سنگ به موادی از پوسته زمین اطلاق می‌شود که از یک یا چند کانی که با یکدیگر پیوند یافته‌اند، درست شده‌است. در مقابل خاک توده‌ای از ذرات با دانه‌های منفصل یا دارای پیوند سست است که بر اثر هوازدگی سنگها و به طور برجا تشکیل شده‌است. لیکن در مهندسی و کارهای ساختمانی قابلیت حفاری مصالح زمین‌شناسی به عنوان شاخصی در طبقه بندی آنها به دو گروه سنگ و خاک مورد استفاده قرار می‌گیرد.
انواع سنگهای ساختمانی
این سنگها در دسته‌های گوناگون و متنوعی نام گذاری می‌شوند که بعضا نام معدن سنگ به عنوان اسم آن استفاده می‌شود. رایج‌ترین سنگهای ساختمانی عبارتند از:
- گرانیت
- ماسه سنگها
- سنگهای آهکی
- کوارتزیت
- سنگهای رسی
- تراورتن
سنگ گرانیت
سنگ خارا یا گرانیت گونه‌ای سنگ آذرین درونی است بخاطر همین علت بافت آن دارای دانه‌های متوسط تا درشت بوده و دارای دُرّ کوهی (کوارتز) و فلدسپات و پاره‌ای کانیهای دیگر میباشد. رنگ آن بسته به کانی و شیمی سنگ، از صورتی تا خاکستری پررنگ و حتی سیاه، متغیر میباشد. این سنگ از سنگین‌ترین سنگها با چگالی ۲٫۷۵ گرم بر سانتیمتر مکعب میباشد
گرانیت یکی از محکم‌ترین و سخت‌ترین سنگها میباشد بهمین خاطر بعنوان مصالح ساختمانی بصورت گسترده‌ای استفاده می‌شود. مقاومت این سنگ در مقابل خوردگی باعث استفاده گسترده از آن در آزمایشگاه‌ها شده‌است. مقاومت و سختی بالای این سنگ این امکان را فراهم می‌کند که ورقه‌هایی به ضخامت تنها چند میلیمتر از این سنگ ساخت.
لازم به ذکر است که واژه گرانیت دارای ریشه لاتین میباشد.
گرانیت سنگی است که از سرد شدن توده‌های مذاب شکل گرفته است. گرانیت سمبل سختی، مقاومت و دوام است. گرانیت‌ها به رنگهای سفید، خاکستری، پرتغالی، سبز، مشکی، قرمز و غیره دیده می‌شوند. گرانیت‌ها نسبت به سنگهای آهکی سخت تر اما یکنواخت تر هستند. گرانیت‌ها به راحتی خش بر نمی‌دارند و مقاومت آنها در مقابل حرارت بالا میباشد. گرانیت بهترین کاربرد را در سنگفرش بیرونی و در مکانهایی که در معرض عبور و مرور زیاد است دارد ولی آنرا می‌توان در نمای بیرونی و سنگفرش داخلی ساختمان و پله‌ها استفاده نمود عمده این سنگها از کشورهای آسیای میانه مانند هندوستان، چین، تایوان و ویتنام خریداری می‌گردد و از کیفیت بسیار بالایی برخوردار میباشد این نوع سنگ خود شامل ۲ نوع طبیعی ورنگ شده میباشد که از انواع آن می‌توان به سنگهایی با نام هلویی و نخودی و قرمز رنگ شده، بلک گالکسی، شانسی بلک، کارمن رد، بالتیک براون، مپل رد، جوپارنا، مولتی کالررد ولگابلو، بیداسر قهوه‌ای، بیداسر سبز، باش پارادیسو، تن براون، سیلور پرل … اشاره کرد.
تراورتن
تراورتن (به فرانسوی: Travertin)، نوعی سنگ آهک متخلخل است که از دسته سنگهای تزیینی به شمار می‌رود. این سنگ بجا مانده از رسوبات آب‌های معدنی غارها یا چشمه‌های آب گرم یا از رسوب کف دریاها و رودخانه‌ها است که به صورت پهنه‌های نسبتاً وسیع دیده می‌شوند.
از بین انواع تراورتن‌ها، تراورتن‌های سفید که رگه‌های رنگی و تخلخل یکنواخت تری دارند، از کیفیت بالاتری برخوردار هستند. دلیل وجود تراورتن‌های کم رنگ را می‌توان ناشی از وجود رنگدانه‌های پراکنده اکسید آهن در متن سنگهای تراورتن دانست. تراورتن‌های رنگی بر حسب درصد رنگدانه‌های اکسید آهن به رنگ قرمز، گردویی، لیمویی وغیره تشکیل می‌شوند. ظاهر زیبای تراورتن‌ها ناشی از اختلاف میزان اکسید آهن در لایه‌های مختلف آن میباشد.
شکل ظاهری
تراورتن دارای رنگهای متنوع و بافت نواری شکل است که در اثر حضور ترکیبات آهن، کلسیم و دیگر ناخالصی‌ها ایجاد شده‌است. این سنگ در رنگهای زرد، قهوه‌ای، قرمز، لیمویی، خاکستری، سیاه و سفید قابل تولید است. سنگهای تراورتن گاهی به صورت تصادفی شالدار یا بدونه شال میباشد.
خواص
تراورتن به علت داشتن حفرات، خاصیت عایق حرارتی و صوتی دارد. سنگ تراورتن از مقاومت قابل قبولی برخوردار میباشد. این سنگ را می‌توان به ۲ شکل موج دار و بدون موج برش داد. تراورتن دارای سوراخ‌ها و حفراتی است که بایستی در هنگام فراوری سطح آن پر شود. وجود حفره در تراورتن باعث می‌شود در هنگام نصب سنگ، ملات سیمانی داخل این حفرات نفوذ کرده و از سقوط سنگ جلوگیری کند. عیب بزرگ سنگهای تراورتن عدم یکدستی رنگ و طرح آنها میباشد و عیب دیگر آن است که سست و گلی میباشد مثلاً اگر سنگ خیس باشد و به دمای انجماد فوری برسد سنگ خورد خواهد شد. برای همین در کارخانجات روی کوپ‌ها را می‌پوشانند.
موارد استفاده
تراورتن در نماهای روکار داخلی و بیرونی و همچنین برای سنگفرش کردن قابل استفاده‌است.
سنگهای مورد استفاده در کارهای ساختمانی باید دارای مشخصات زیر باشند:
۱- بافت سنگ باید ساختمانی سالم داشته باشد، یعنی بدون شیار، ترک و رگه‌های سست باشد (کرمو نباشد)
۲- بدون هرگونه خلل و فرج باشد
۳- پوسیدگی نداشته باشد
۴- یکدست، یکنواخت و همگن باشد
۵- 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
۶- سنگ ساختمانی نباید آلوده به مواد طبیعی و مصنوعی باشد
۷- 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 محیط‌های شیمیایی اسیدی و قلیایی و همچنین عمل آبکافت و اکسیداسیون مقاومت کند
۸- مقاومت فشاری برای قطعات باربر نباید کمتر از ۱۵۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد
۹- در مقابل سایش مقاوم باشد
خصوصیات کلی سنگهای گرانیت
بیشتر گرانیت ها سخت و چگال هستند و به این ترتیب جزو مصالح بادوام ساختمانی قرار می گیرند . در برابر نفوذ آب و اثر ضربه مقاومند ومحیط های صنعتی را به خوبی تحمل می نمایند . ظاهر گرانیت متأثر از کار انجام شده برروی سطح نهایی آن است که ممکن است چکشی ،کلنگی ، تیشه ای یا صیقلی باشد . بهترین نمای سنگ گرانیت حالت صیقلی آن است که زیبایی رنگ و انعکاس کریستال های آن را نمایش میدهد . سطح گرانیت بر اثر حرارت و تفاوت ضریب انبساط و انقباض بین اجزای کریستالی مختلف آن به صورت سوخته در می آید . استفاده تلفیقی از گرانیت صیقلی و سوخته در ساختمان به علت تضاد ، زیبایی جالبی پدید می آورد. در ایران معادن بسیاری وجود دارد که سنگ های گرانیت با رنگ های مختلف از آنها استخراج می شوند .سنگ گرانیت به علت هزینه سنگین استخراج ، برش و صیقل ، نسبتاًگران است به همین دلیل بیشتر در نمای ساختمان های مهم به کار برده می شود . از این سنگ برای کف سازی ، پیاده روسازی و راه سازی نیز استفاده می گردد.
منشا شکل گیری سنگها و خرده سنگها
دو فرایند کوه زایی و کوه سایی در زمین موجب پدید آمدن محصولات سنگی می‌شود.
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 و یا عکس العمل آب‌های 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، نیروی جاذبه زمین، رشد گیاهان، باد، جریان آب و عمل جانوران و مانند اینها شکل می‌گیرد و باعث خرد شدن سنگها و تغییر شکل آنها به دانه‌های ریزتر می‌شود.
طبقه‌بندی سنگها از نظر نحوه تشکیل
سنگها از نظر نحوهٔ تشکیل به سه گروه زیر تقسیم می‌شوند:
سنگهای رسوبی
سنگهای آذرین
سنگهای دگرگون شده
سنگهای رسوبی
بعضی از سنگها بر اثر ته نشین شدن مواد داخل آب به وجود می‌آیند. رودها مقدار زیادی مواد را با خود به دریاها و دریاچه‌ها می‌برند. این مواد به دلیل سنگینی به ته دریا می‌روند. روی هم قرار می‌گیرند و پس از سفت شدن سنگهایی را به وجود می‌آورند که به آنها سنگهای رسوبی گفته می‌شود. سنگهای رسوبی لایه لایه‌اند که رنگ یا جنس هر لایه با لایه دیگر متفاوت است. سنگهای رسوبی در کوه‌های البرز و زاگرس به فراوانی یافت می‌شوند. ریگ، شن و سنگهای آهکی نمونه‌هایی از سنگهای رسوبی هستند.
سنگهای آذرین
گروه دیگری از سنگها بر اثر سرد شدن مواد بسیار داغ به وجود آمده‌اند که قبلاً در زمین بوده‌اند. دمای اعماق زمین زیاد است و بعضی سنگها را ذوب می‌کند. این سنگها در زیر یا سطح زمین دوباره سرد می‌شوند و سنگهایی را به وجود می‌آورند که به آنها آذرین می‌گویند. سنگهای کوه‌هایی مانند دماوند و الوند از نوع آذرین است. سنگهای آذرین از بلورهای ریز یا درشت تشکیل شده‌اند.
سنگهای دگرگون شده
بعضی از سنگهای رسویی یا آذرین اگر مدت زیادی در اعماق زمین بمانند، باید فشار و گرمای زیادی را تحمل کنند. این سنگها مانند آجر پخته می‌شوند و شکل قبلی خود را از دست می‌دهند و به همین دلیل به آنها سنگهای دگرگون شده می‌گویند. (مانند سنگ مرمر)
استفاده
سنگها و کانی‌ها در ساختمان سازی، صنایع، پزشکی و غیره به کار می‌روند.
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.
ساختمان شیمیایی سنگها
سنگها خود از قسمت‌های ساده تری به نام کانی ساخته شده‌اند. کانی‌ها مواد جامد، طبیعی، معمولاً متبلور، غیرآلی، همگن و با ترکیبات شیمیایی مشخص اند. 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 می‌نامند.
طبقه‌بندی 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
مصالح ساختمانی
، عبارت است از موادی که برای ساخت‌وساز استفاده می‌شوند. بسیاری از موادی که به صورت طبیعی ایجاد می‌شوند (مانند رس،ماسه، چوب، سنگ و حتی شاخ و برگ‌های کوچک)، برای ساختن یک ساختمان کاربرد دارند. به غیر از مواد و مصالح طبیعی، برخی از مواد ساخته شده توسط انسان نیز به صورت ترکیبی، در ساخت‌وساز استفاده می‌شوند. در بسیاری از کشورها، تولید مصالح ساختمانی به صورت یک صنعت درآمده‌است. علاوه بر این، استفاده از این مصالح، مشاغل و پیشه‌های زیادی، همانند نجاری، لوله‌کشی، سقف‌سازی و عایق‌کاری را به وجود آورده‌است. این گونه از پیشه‌ها، کار تزیین و زیبایی ساختمان‌ها و خانه‌ها را برعهده دارند.
سنگ مرمر
سنگ مرمر از سنگهای دگرگونی است که از دگرگونی سنگ آهک بوجود آمده است. کانی اصلی تشکیل دهنده آن کلسیت است. از این سنگ به صورت گسترده‌ای برای مجسمه‌سازی استفاده شده است. نمای بنای تاج محل از سنگ مرمر است.
مرمریت
سنگ آهکی شکل گرفته از رسوبات دریاهای گرم و بیکران میلیون‌ها سال قبل است. مرمریت دارای رگه‌ها و فسیل‌هایی است که زیبایی خاصی به این سنگ می‌بخشد. مرمریت دارای زنجیره‌هایی به نام استیلولیت میباشد که مانند نوار قلب در بافت سنگ مشاهده می‌شود. این سنگ با توجه به وجود ناخالصی‌ها به رنگهای روشن تا تیره و رنگی مانند: کرم، قرمز، قهوه‌ای، صورتی، سیاه، خردلی، سبز و غیره دیده می‌شود. مرمریت کاربرد مناسبی در نما و کف فرش داخلی و خارجی ساختمان دارند. عمده این سنگها از کشور هندوستان و اقلیت از کشور چین وارد می‌گردد و از بازار بسیار خوبی در ایران برخوردار هستند. از نمونه سنگهای مرمریت می‌توان به گرین ماربل، انیکس، امپرادور لایت و دارک اشاره کرد.
