سنگ های ساختمانی

مفاهیم اصطلاحات سنگ های ساختمانی

ویژگی های فنی سنگها که با آزمایش های شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی به دست می آید به علت تنوع بافت ، ساخت و شرایط تشکیل سنگها بسیارمتفاوت می باشد. با تجزیه شیمیایی سنگ ها می توان تا حدودی ترکیب شیمیایی آنها را به دست آورد و آن را به عنوان مکمل همراه با بررسی های کانی شناسی میکروسکوپی مورد استفاده قرار داد.علاوه بر این وجود ترکیبات مضر از قبیل پیریت، قطعات درشت میکا ، تالک و غیره را میتوان تعیین نمود. برای سنگ هایی که در مجاورت آبهای شور به کار میروند ، حتما باید آزمایش های شیمیایی به عمل آید.از آزمایش های فیزیکی و مکانیکی به طور گسترده ای برای طبقه بندی سنگها استفاده شده است که از آن جمله می توان وزن مخصوص ، مقاومت فشاری در یخبندان را نام برد.

وزن مخصوص

گاهی اوقات وزن سنگ می تواند مهم باشد ، برای ساخت لنگرگاهها و دیوارهای ساحلی داشتن دیوارهای با چگالی بالا مهم است زیرا سنگ در آب غوطه ور می شود و قسمت مهمی از وزن موثر خود را از دست می دهد.از طرف دیگر، در بنای طاق یا گنبد نیاز به استفاده از سنگهای سبک میباشد.

در یک طبقه بندی ، سنگ ها بر اساس وزن مخصوص به دو گروه سبک با وزن مخصوص کمتر از۸/۱ و سنگین با وزن مخصوص بالای ۸/۱ گروهبندی شده است.

بر این اساس کاربرد سنگهای سبک برای ساخت دیوار در مناطق نزدیک به معدن و برای سنگهای سنگین برای انواع کاربردهای مهندسی از قبیل شالوده،دیوار حائل،سنگ نما و غیره ذکر شده است.

بر اساس طبقه بندی دیگر ، سنگها بر اساس وزن مخصوص به شکل زیر گروهبندی شده اند:

سنگهای خیلی سبک(شناور در آب) وزن مخصوص ظاهری
سنگهای سبک ۵/۱-۱
سنگهای با وزن متوسط ۵/۲-۵/۱
سنگهای سنگین ۳-۵/۲
سنگهای خیلی سنگین ۳

وزن مخصوص در جلاپذیری سنگ اهمیت دارد به طوری که سنگهای با وزن مخصوص کمتر از ۵/۱ جلای مناسب نمی پذیرند و وزن مخصوص بالای ۲/۲ به خوبی جلاپذیرند.

وزن مخصوص سنگهای ساختمانی باید تا تدوین و تصویب استاندارد ملی ایران،مطابق با استاندارد ASTM97 اندازه گیری شود.

میزان جذب آب سنگ

میزان جذب آب،مقدار آبی است که سنگ برحسب درصد وزن خشک خود جذب می نماید.میزان جذب در سنگها بسیار متفاوت بوده و گاه ممکن است در یک نوع تغییراتی مشاهده شود.اما بطور کلی این مقدار در سنگهای آذرین خیلی کم است. سنگ آهکها و ماسه سنگها مقادیر مختلفی را نشان می دهند در کل برای سنگ های ساختمانی میزان جذب آب باید پایین باشد. برای اندازه گیری جذب آب سنگ باید تا تصویب استاندارد ملی ایران ، از روش استاندارد ASTM97 استفاده شود.

جذب آب سنگ

تخلخل و ارتباط آن با جذب آب

تخلخل نشان دهنده حجم فضاهای خالی موجود در سنگ است و لذا سنگ با تخلخل کم مقدار کمی می تواند آب جذب کند،اما سنگ با تخلخل زیاد ممکن است مقادیر زیادی آب جذب و در خود نگه دارد. البته باقیماندن آب در سنگ بستگی به ابعاد و شکل منافذ نیز دارد.منافذ کوچک به خاطر خاصیت مویینگی،آب بیشتری جذب می نمایند و بالعکس اگر منافذ بزرگتر باشند آب ساده تر خارج می شود.در برخی موارد علیرغم تخلخل بالا ،میزان جذب آب پایین مشاهده می گردد و لزوما رابطه مستقیمی بین این دو وجود ندارد.

سنگها را براساس درصد تخلخل ظاهری به گروههای زیر تقسیم می کنند:

سنگهای با تخلخل خیلی زیاد بالاتر از ۲۰ درصد

سنگهای با تخلخل زیاد ۱۰ تا۲۰ درصد

سنگهای با تخلخل نسبتا زیاد ۵ تا ۱۰ درصد

سنگهای با تخلخل متوسط ۵/۲ تا ۵ درصد

سنگهای با تخلخل کم ۱ تا ۵/۲ درصد

سنگهای خیلی متراکم کمتر از یک درصد

تخلخل ظاهری را می توان از فرمول زیر به دست آورد:

S-W (D-W) ×۱۰۰=P

آزمایش سایش اصطحکاکی

به وسیله این آزمایش مقدار وزن یا حجم لایه ساییده شده از یک نمونه تخت که در مجاورت یک صفحه دوار با سرعت مشخص قرار گرفته و به وسیله مواد ساینده استاندارد ساییده میشود،تعیین میگردد.این آزمایش برای سنگهای کف،پلکان،پیاده رو و از این قبیل انجام می شود.روش آزمایش مطابق استاندارد ملی ایران شماره۶۱۹ می باشد.

آزمایش پرتاب ماسه

برای بررسی مقاومت سایشی سنگهای لاشه یا سنگدانه های درشت برای سنگهایی که در معرض فرسایش باد و طوفان هستند مناسب است.

یکی دیگر از روشهای متداول برای مقاومت سایشی سنگها،آزمایش لس آنجلس است که مطابق استاندارد ملی ایران شماره ۴۴۸ باید انجام گیرد.

سختی

سختی یکی دیگر از ویژگیهای سنگها،سختی است که معمولابه وسیله مقاومت در برابر خراش پذیری،سایش،برش و سوراخ شدن تعیین میشود.این ویژگیها بستگی به خصوصیات کانیهای سنگ،تراکم،دانه بندی،ساخت و بافت،درجه هوازدگی،درجه و نوع سیمان شدن دارد.برای سنگهایی که از چند کانی تشکیل شده اند

درجه سختی در نقاط مختلف تغییر میکند.سختی از نظر خراش را می توان با مقایسه با جدول موس تخمین زد و از نظر فرسایش نیز آزمایشهای سایش اصطکاکی مانند مراجع۱۱ و ۱۳ قابل استفاده هستند.

مقاومت ضربه ای

مقاومتی است که یک سنگ در برابر ضربه دینامیکی از خود نشان میدهد(مثلا ضربه چکش یا افتادن جسم روی آن).سنگی که مقاومت کمی از خود نشان دهد شکننده می گویند.مقاومت ضربه ای به سختی و ساختمان سنگ بستگی دارد.

معمولا هر چه سنگ دارای دانه بندی ریزتری باشد ،سخت تراست.این خاصیت در سنگهایی که برای ساخت بندرها ،کف ها ،پیاده روها و راه آهن به کار می روندبسیار مهم است.برای اندازه گیری روشهای متعددی وجود دارد که رایج ترین روشها این است که،نمونه راروی یک کیسه شن قرار می دهند و سپس یک وزنه چدنی یک کیلو گرمی را از ارتفاع معینی روی سنگ پرتاب می کنند.ارتفاع گلوله را آنقدر افزایش می دهند تا نمونه بشکند.

حاصل ضرب ارتفاع (متر)در وزن (کیلوگرم)مقاومت ضربه ای نمونه را به دست می دهد.(در هر بار افزایش ارتفاع از نمونه استفاده می شود).

انبساط و انقباض حرارتی سنگها

سنگهای ساختمانی براثر گرما منبسط و بر اثر سرما منقبض می شوند،اما به ابعاد اولیه خود باز نمی گردند.این تغییرات ممکن است برای یک سنگ به طول یک متر ناچیز باشند،عدد قابل توجهی خواهد شد.لذا اگر سنگها به طور فشرده و بند اتصال کنار یکدیگر قرار گیرند احتمالا دیوار دچار کمانش خواهد شد،اما اگر بند اتصال با ملات پر شده باشد می توان مقداری از افزایش طول را تحمل کند.حتی در اینصورت نیز گاهی اوقات استفاده از بندهای الاستیک توصیه می گردد.

هدایت حرارتی

هدایت حرارتی در سنگهای مختلف متفاوت است.در سنگهای متخلخل هدایت حرارتی کمتر از سنگهای متراکم است به هر حال،سنگها اغلب نارسانا بوده و می توان آنها را بالنسبه عایق به حساب آورد.

مقاومت در برابر آتش

بسیاری از سنگهای ساختمانی در برابر آتش به شدت حساسند و دچار گسیختگی می شوند به خصوص اثر ترکیبی آتش و آب (برای آتش نشانی)شدیدا آنها را ضعیف می کند.گسیختگی سنگ بر اثر آتش سوزی و به علت تنشهای متفاوت در بخش سطحی و قسمت درونی سنگ و یا ممکن است به دلیل گرم شدن اولیه و سپس سرد شدن ناگهانی آن به وسیله جریان آب سرد در هنگام آتش نشانی رخ دهدبهترین راه برای تعیین مقاومت سنگ ساختمانی در برابرآتش ،آزمایش آن در دمای زیاد است.معمولا”سنگهایی که از نظر دانه بندی همگن و کانیهای آنها در دمای زیاد تشکیل یافته اند،در برابر آتش مقاوم ترندبه نظر میآید ماسه سنگها در کل،مقاومت بهتری از گرانیتها داشته باشند.

سنگهای نوع آهکی اگر تا دمای بالاتر از۸۵۰ درجه گرما ببیند با آهک زنده کلسینه می شوند اما در دماهای پایین تر ،کمتر از سایر سنگها آسیب می بینند.البته سنگهای دولومیتی دردماهای پایین تر از این نیز آسیب می بینند.

به طور کلی ،به عنوان یک گروه از مصالح،سنگهای ساختمانی مقاومت کمی در برابر آتش دارند،به خصوص اگر سریعا سرد شوند.سنگها در مقایسه با محصولات رسی پخته شده نظیرآجر و سفال از این نظر در مراحل بسیار پایین تری قرار می گیرند.

مقاومت در برابر یخبندان

سنگ ساختمانی خوب باید در برابر یخبندان مقاومت داشته باشد،گسیختگی به وسیله یخبندان به علت جذب آب به داخل خلل و فرج سنگ و یخ زدن آن رخ میدهد.این موضوع به دلیل تغییر حجم آب در هنگام یخ زدن است که حدودا۹% حجم اولیه افزایش می یابد در نتیجه یک تنش داخلی درون سنگ به وجود می آید.