۱٫ سنگ
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.
۲٫ 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 سنگ ها و تغییر شکل آنها به دانه‌های ریزتر می‌شود.
۳٫ ساختمان شیمیایی سنگها
سنگ ها 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 سنگ های پوسته زمین فراوان هستند و آنها را کانیهای سنگ ساز می‌نامند.
۴٫ 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
طبقه‌بندی سنگها از نظر نحوهٔ تشکیل
۵٫ سنگها از نظر نحوهٔ تشکیل به سه گروه زیر تقسیم می‌شوند:
سنگ های 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
سنگ
های رسوبی گفته می‌شود. سنگ های رسوبی لایه لایه‌اند که رنگ یا جنس هر لایه با لایه دیگر متفاوت است. سنگ های رسوبی در کوه‌های البرز و زاگرس به فراوانی یافت می‌شوند. ریگ، شن و سنگ های آهکی نمونه‌هایی از سنگ های 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)
۶٫ انواع سنگهای ساختمانی
این سنگ ها 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 : 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 و محیط 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 می دهد. 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. - ماسه سنگها : ته نشست های ماسه ای را که به یکدیگر به کمک کربنات کلسیم ، سیلیس ، اکسید آهن و دولومیت به یکدیگر چسبیده اند ،به ترتیب ماسه سنگ آهکی ، سیلیسی ، اکسید آهن و دولومیتی می نامند . بر اساس طبیعت ماسه رسوبی اولیه ، ماسه سنگ ها ممکن است دارای بافت نرم یا خشن باشند . از نظر رنگ بر اساس ماده چسبنده طیفی از رنگ ، سفید ، نخودی و خاکستری تا قهوه ای و قرمز را در بر می گیرند . عموماً در برابر یخ بندان مقاومند. سطح نهایی آنها به صورت چکشی ، کلنگی و تیشه ای قابل مصرف است و برای نصب آنها از ابزار غیر آهنی استفاده می شود.
- سنگهای آهکی : : این نوع م سنگ ها در محیط های اسیدی مقاوم نیستند . این شرایط کربنات کلسیم موجود در آنها را تحلیل برده و سنگ متلاشی می شود . کلسیت خالص سفید است بنابراین سنگ آهکی نیز سفید است .
- کوارتزیت
- سنگهای رسی
- تراورتن
۷٫ مشخصات کلی انتخاب سنگ برای مصارف ساختمانی : 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
۸٫ تقسیم بندی سنگهای ساختمانی
بر اساس وزن مخصوص : سنگهای سنگین وزن ، سنگهایی که وزن مخصوص آنها بیش از ۱٫۸ گرم بر سانتی متر مکعب است و سنگهای سبک ، دسته‌ای از سنگها هستند که وزن مخصوص آنها کمتر از ۱٫۸ گرم بر سانتی متر مکعب می‌باشد.
بر اساس مقاومت فشاری : سنگهای سنگین که مقاومت فشاری آنها از ۱۰۰تا ۱۰۰۰ مگا پاسکال است. و سنگهای سبک که مقاومت فشاری آنها از ۴ تا ۲۰۰ مگا پاسکال است.
بر اساس ضریب نرم شدگی : اگر مقدار این ضریب از ۰٫۶ تا ۱ باشد از آن برای احداث ساختمان استفاده می‌شود.
۹٫ سنگهای پی و دیوار در زیر سطح زمین
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 ۰٫۷ باشد، استفاده می‌گردد. نداشتن کانیهای رسی یا قطعات غیر همگن و درزه و شکاف در اینگونه سنگها ضروری است.
۱۰٫ دیواره‌های سنگی
از سنگهای آذرین ، رسوبی یا دگرگونی که دارای ویژگیهای زیر باشند در دیوارهای سنگی استفاده می‌شود.
· مقاومت فشاری بین ۰٫۴ تا ۵۰ مگاپاسگال باشد.
· وزن مخصوص آن ۰٫۹ تا ۲٫۲ باشد.
· ضریب نرم شدگی آن بین ۰٫۶ تا ۰٫۷ باشد. و نیز سنگ هوازده نباشد.
۱۱٫ 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 ۵ مگا پاسکال باشد.
· ضریب نرم شدگی بین ۰٫۷ تا ۰٫۹ باشد.
· نداشتن درزه و شکاف در سنگ.
· نبود کانیهای رسی و مواد قابل حل در سنگ.
· نبود حالت هوازدگی.
· داشتن رنگ مرغوب.
۱۲٫ 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 ۱۰۰ مگا پاسکال
· ضریب نرم شدگی بیش از ۰٫۹
· میزان جذب آب ، کمتر از ۱ درصد
· وزن مخصوص بیش از ۲٫۳ گرم بر سانتیمتر مکعب.
· مقاومت ضربه‌ای آن ۱۵ کیوگرم نیرو بر سانتیمتر مکعب باشد.
· نداشتن کانیهای رسی ، گچ و مواد قابل حل در آب.
· عدم آلتراسیون و هوازدگی در سنگ.
۱۳٫ سنگهای قابل استفاده در تونلها و محیطهای آبی.
در تونلها از گرانیت ، دیوریت ، گابرو و یا بازالت که مقاومت فشاری آنها از ۱۰۰ مگا پاسگال باشد، استفاده می‌کنند. ویژگیهای سنگهای مصرفی در محیط آب به شرح زیر است.
· نداشتن کانیهای رسی ، گچ و مواد محلول در آب.
· همگن بودن سنگ.
· داشتن مقاومت در برابر فشارهای بالا.
۱۴٫ سنگهای مقاوم در برابر محلولها و حرارت
سنگ هایی 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. سنگ هایی که در شرایط حرارت بالا مقاوم هستند عبارتند از بازالت ، دیاباز و توف. ویژگی مهم این سنگ ها داشتن مقاومت فشاری بیش از ۱۰۰ مگا پاسگال است که میزان جذب آن حداکثر به ۱ در صد می‌رسد.
۱۵٫ شکل طبیعی سنگ ها
سنگ ها از نظر شکل طبیعی به گروه های زیر تقسیم می شوند :
سنگ های رودخانه ای : این سنگ ها در جریان غلتیدن در مسیر رودخانه و برخورد با یکدیگر و بر اثر عمل فرسایش ، گوشه های تیز و لبه دارشان را از دست می دهند و سطح آنها تقریبا صاف و صیقلی می گردد . قلوه سنگ رودخانه ای از این دسته است که حداقل قطری برابر ۵ سانتی متر دارد . کوچک ترین قلوه سنگی که در دیوارسازی به کار می رود معمولاً قطری در حدود ۱۵ سانتی متر دارد . اندازه های کوچک تر به عنوان پرکننده مورد استفاده قرار می گیرند.
سنگ های کوهی : این سنگ ها بیشتر لبه تیز هستند و مستقیماً از معدن سنگ استخراج می شوند . در روند عملیات استخراج ، به شیوه های گوناگون قطعات بزرگ سنگ را از کوه جدا نموده و برای آماده سازی به کارخانه حمل می کنند . به این قطعات اصطلاحاً سنگ قلوه می گویند . باید توجه داشت سنگهایی که به طور طبیعی از کوه جدا و در دامنه انباشته می شوند ، در بیشتر موارد با توجه به تاثیر عوامل هوازدگی بر آنها، در عملیات ساختمانی به کار برده نمی شوند .
سنگ های لاشه : این سنگ ها در نتیجه عمل انفجار یا پس از خردکردن قطعات بزرگ تر سنگ به دست می آیند و شکل خاص و سطوح مشخصی ندارند . استفاده از سنگ لاشه بدون این که گوشه های تیز ولبه دار آن گرفته شود مجاز نیست، مگر با ابعاد کوچک تر از ۱۵ سانتی متر که به عنوان پرکننده از آن استفاده می شود.
سنگ لایه لایه یا تخته ای : این سنگ ها استحکام چندانی ندارند و حداقل ضخامت آنها در کارهای بنایی نباید کمتر از ۸ سانتی متر باشد.