سنگ يکی از ابتدايی ترين مصالح ساختمانی است که انسان برای ساختن ابزار و پناهگاه ها و رفع نياز خود استفاده کرده است. در ساختمان های سنگی از سنگ لاشه همراه با ملات های 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 ساختمان های سنگين و سخت نظير پل ها، تونل ها، بهمن گيرها، ديوارهای حائل و سنگ چين ها و کرسی چين ها و غير حفظ کرده است. بررسی خواص عمومی سنگ ها 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 سنگ ها 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:
سنگ های سنگین وزن: سنگ هایی که وزن مخصوص آنها بیش از 1.8 گرم بر سانتی متر مکعب است.
سنگ های سبک: دسته‌ای از سنگ ها هستند که وزن مخصوص آنها کمتر از 1.8 گرم بر سانتی متر مکعب می‌باشد.
سنگ های سنگین: که مقاومت فشاری آنها از 100تا 1000 مگا پاسکال است.
سنگ های سبک: که مقاومت فشاری آنها از 4 تا 200 مگا پاسکال است.
اگر مقدار این ضریب از 0.6 تا 1 باشد از آن برای احداث ساختمان استفاده می‌شود.
در پی ساختمان ها 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 کانی های رسی یا قطعات غیر همگن و درزه و شکاف در اینگونه سنگها ضروری است.
از سنگهای آذرین، رسوبی یا دگرگونی که دارای ویژگی های 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.
سنگهای آذرین، دگرگونی و رسوبی که دارای این ویژگی ها باشند، به عنوان سنگ نمای ساختمان به کار 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.
- سنگ های 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 خصوصیت های 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
- سنگ های مقاوم در برابر محلولها و حرارت
سنگهایی که در برابر اسیدها مقاومند، عبارتند از گرانیت، دیاباز، دیوریت، کوارتزیت و بازالت.
- سنگ های مقاوم در برابر محلولهای قلیایی
عبارتند از سنگ آهک، دولومیت، سنگ مرمر و منیزیت.
- سنگ هایی 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 سنگ ها اثر نمک‌های محلول بر آنها می‌باشد. آلودگی محیط، یخبندان و پوسیدگی در قطعات فلزی و وجود رگه های ضعیف و همچنین عملیات اجرایی ضعیف نیز موجب تخریب سنگها می‌شود.
- اثر نمک‌های محلول
چنانچه رطوبتی که به همراه خود نمک های 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
سنگ های 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 سنگ های آهکی اثر می‌گذارد و تولید سولفات کلسیم می‌نماید. سنگهای آهکی و ماسه سنگهای آهکی در این مورد حساس ترند.
در مورد سنگ های 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 خوبي در 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 از اهميت 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.
مشخصات کلی انتخاب سنگ
سنگهای مورد استفاده در کارهای ساختمانی باید دارای مشخصات زیر باشند:
- بافت سنگ باید ساختمانی سالم داشته باشد، یعنی بدون شیار، ترک و رگه‌های سست باشد.
- بدون هرگونه خلل و فرج باشد.
- پوسیدگی نداشته باشد.
- یکدست، یکنواخت و همگن باشد.
- سنگ ساختمانی نباید آب زیاد جذب کند.
- سنگ ساختمانی نباید آلوده به مواد طبیعی و مصنوعی باشد.
- سنگ باید شرایط فیزیکی و شیمیایی محیط را تحمل کند.
- مقاومت فشاری برای قطعات باربر نباید کمتر از ۱۵۰ کیلوگرم بر سانتی متر مربع باشد.
- در مقابل سایش مقاوم باشد.
سنگ گرانیت
بيشتر گرانيت ها سخت و چگال هستند و به اين ترتيب جزو مصالح بادوام ساختماني قرار مي گيرند. در برابر نفوذ آب و اثر ضربه مقاومند و محيط هاي صنعتي را به خوبي تحمل مي نمايند. ظاهر گرانيت متأثر از كار انجام شده برروي سطح نهايي آن است كه ممكن است چكشي، كلنگي، تيشه اي يا صيقلي باشد. بهترين نماي سنگ گرانيت حالت صيقلي آن است كه زيبايي رنگ و انعكاس كريستال هاي آن را نمايش مي دهد. سطح گرانيت بر اثر حرارت و تفاوت ضريب انبساط و انقباض بين اجزاي كريستالي مختلف آن به صورت سوخته در مي آيد. استفاده تلفيقي از گرانيت صيقلي و سوخته در ساختمان به علت تضاد، زيبايي جالبي پديد مي آورد .سنگ گرانيت به علت هزينه سنگين استخراج، برش و صيقل، نسبتاًگران است به همين دليل بيشتر در نماي ساختمان هاي مهم به كار برده مي شود. از اين سنگ براي كف سازي، پياده روسازي و راه سازي نيز استفاده مي گردد.
سنگ تراورتن
تراورتن از ته نشين شدن مواد بر اثر آب داغ يا آب سرد در غارها ا يجاد شده است. كه شامل استالا كتيت و استالا گميت مي باشد. در حال حاضر 52 معدن فعال تراورتن در كشور موجود می باشد و معادن فعال تحت پوشش انجمن صاحبان معادن سنگ 24 معدن است. تراورتن سنگي كلسيم دار مي باشد. ازنظر رنگ ازسفيد تا خاكستري، نقره اي، زرد، قرمز، قهوه اي تيره موجود مي باشد. سطح تراورتن مناسب جهت بتونه و پر نمودن، پوليش و آنتيك نمودن مي باشد. در عين حال در شرايط آب و هوائي گرم مي توان جهت مصارف خارجي نيزاز آن استفاده نمود.
سنگ کوارتزيت
اين نوع سنگ که اغلب با سنگ گرانيت نيز اشتباه می شود دارای ویژگي های متفاوت است و از گرانيت سخت تر است اين سنگ با ظاهر زبر و بلوری خود قابل شناسايی است. کوارتزيت را، بخاطر ظاهر، زبر آن بيشتر در ساختمانهای ارزان قيمت و روستايی به کار می برند. رنگ آن بيشتر قهوه ای سوخته، سرخ، خاکستری و قهوه ای است .
سنگ توف
از انواع سنگ های خاکستر آتشفشان بوده که به علت چسبندگی کم ذرات آن در اثر هوازدگی پوسته پوسته. می شود و به صورت دانه های ريز از آن جدا می شود. اين سنگ را به علت سبزی چشم نوازی که دارد در کار ديوار سازی پارک سازی و ديوارهای حايل استفاده می کنند.
سنگ ديوريت
از ديوريت براي سنگ نما، سنگ پله وكف ونيز در جاده سازي استفاده مي كنند. رنگ اين سنگ خاكستري،خاكستري تيره وگاه خاكستري مايل به سبز است.
سنگ گابرو
از گابرو به علت استحكام ومقاومت آن در برابر هوازدگي براي سنگ نما،كف، پل وتونل استفاده مي كنند. رنگ گابرو خاكستري مايل به سبز،سبزوگاهي سياه رنگ است.
سنگ مرمر
نوعي سنگ آهك دگرگون شده است كه رنگ هايي بسيار متنوع دارد. مقاومت اين سنگ در برابر هوازدگي،گازها وباران هاي اسيدي كم است. به همين جهت اين سنگ را در نماي داخلي ساختمانها به كار ميبرند.
سنگ لاشه
سنگی است که شکل خاصی نداشته و به همان صورتی که از معدن آورده می شود به کارمی رود و کاربرد آن در زيرسازی ها، پر کردن فاصله بين سنگها و کف سازی خشن محدود می شود .
سنگ قواره
سنگی است که از سنگ لاشه به دست می آيد و در کارگاه ساختمانی با کمی تيشه کاری ابعاد منظمی يافته و دارای گوشه های معين می گردد از سنگ قواره برای ديوارهای باربر، جدول سازی و کف سازی هايی که نياز به کمی نما سازی دارن استفاده می شود .
سنگ بادبر
سنگی است که با تيشه کاری کاملا شکل منظمی يافته و به ويژه يک طرف آن شکل صاف به خود ميگيرد .سنگ بادبر را در تونل سازی، پل سازی، جدول سازی، ديوار های باربر و غير باربر، سنگفرش و پله استفاده می کنند و يکی از عمده ترين کاربردهای مهندسی سنگ لاشه و مالون بويژه در نقاط کوهستانی اجرای قوس های سنگی است که در پلها، درگاه ها و طاق زيرين دالانهای سنگی مورد مصرف قرار ميگيرد.
سنگ پلاک
برای نما سازی در سطوح از سنگ پلاک استفاده می شود برای تهيه سنگ پلاک سنگ قله را در کارگاه سنگبری به ضخامت های مورد نظر برش داده و سپس آن را تا حد جلا و آينه شدن ساب می دهند. سنگ تزئيناتی ارزان را از تراورتن و سنگهای گران قيمت را از گرانيت و مرمر انتخاب می کنند. سنگ پلاک را برای تزئينات داخل و خارج ساختمان و در کف، ديوارپله، کف پنجره، کنار و زير ديوار گچی و..وسايل تزئيناتی نظير گلدان، شمعدان، جدول و جوی و غيره استفاده می کنند.
