سه دسته اصلی سنگ ها
رسوبی، آذرین و دگرگونی هستند که در جدول ۱۲.۱ فهرست شده اند.
سنگ های رسوبی در ساختمان سازی در انگلستان بیشتر به عنوان سنگ های ابعادی مورد استفاده قرار گرفته اند که عمدتاً به دلیل سهولت استخراج و کار با آنها نسبت به سایر دسته ها است.
از نظر تاریخی، سنگ های آذرین و دگرگونی در ساختمان ها معمولاً شامل تخته سنگها یا قلوه سنگها هستند. تنها پس از ظهور نیروی بخار بود که گرانیت، به عنوان مثال، به عنوان یک سنگ ابعادی برای ساختمان سازی مطرح شد. نمونه های تاریخی را می توان یافت که دسته های مختلف را ترکیب می کند.
جدول ۱۲.۱ – دسته بندی سنگ های ساختمانی
| گروه | سنگ های ساختمانی |
| رسوبی | ماسه سنگ، سنگ آهک |
| آذرین | گرانیت، بازالت |
| دگرگونی | اسلیت، مرمر |
قلوه سنگ متراکم و مربعی در سازه اصلی قلعه Auchindoun، در Grampian (اسکاتلند، انگلستان؛ حدود 1480) با تزئینات خاصی با واحدهای ویژه که نیاز به کار گسترده ای داشت، از ماسه سنگ تراشیده شده است (شکل A۱۲.۳، به tas-de-charge (یک واژه فرانسوی که معادل انگلیسی ندارد) در هلال طاق توجه داشته باشید).
نمونه دیگری در برج Smailholm، در Borders (اسکاتلند، انگلستان) نشان داده شده است که در آن مصالح ساختاری اصلی وین استون (اصطلاحی است که در صنعت معدن برای توصیف هر سنگ سخت تیره رنگ استفاده می شود) است، و سنگ نبش ها، سنگ سردرها، و اینگوها (نمای داخلی یا برگشتی دیوار در اطراف دهانه ای برای پنجره، در یا طاقچه) از ماسه سنگ ساخته شده اند که اجازه پوشش رسمی تری را می دهد (شکل B۱۲.۳).
رسوبی
ماسه سنگ ها نوعی سنگ “آواری” هستند. یعنی از تکه های سنگی حاصل از ساختارهای سنگی قبلی که هوازده شده اند تشکیل شده اند. آنها شامل دانه های معدنی ماسه/رسوب هستند که در زیر آب ته نشین و فشرده شده، سپس سیمان می شوند و سنگ تشکیل می دهند.
کوارتز ماده اصلی تشکیل دهنده، مصالح دانه ای معمول، سخت و از نظر شیمیایی پایدار است.
با توجه به فرآیند رسوب گذاری، ریزساختار سنگ حاصله ناهمسانگرد است و معمولاً دارای ویژگی های متفاوتی در هر صفحه در نظر گرفته می شود.
درجه تراکم در طول شکل گیری اولیه از بسیاری جهات چگالی مجموعه دانه ها را تعیین می کند و از این رو به طور قابل توجهی بر تخلخل و ریزساختار نهایی تأثیر می گذارد.
اندازه دانه ها معمولاً ۲-۰۶/۰ میلی متر است (Ashurst and Dimes, 1984). دانه ها مانند: سنگ های آذرین/دگرگونی ذوب یا آمیخته نمی شوند و بر اساس فرآیند رسوب گذاری ته نشین و متراکم می شوند.
سیمانی شدن یا از طریق خردشدگی و رسوب مجدد کوارتز در اطراف لبه های دانه در طول تراکم و یا از طریق سیمانی شدن مواد معدنی معلق/محلول در آب نفوذی صورت می گیرد (Blyth and De Freitas, 1984).
دوام ماسه سنگ ها نه با سختی یا پایداری شیمیایی اجزاء اصلی (دانه های کوارتز)، بلکه توسط عامل سیمانی که آنها را به هم متصل می کند، تعیین می شود. ماده معدنی سیمانی به عنوان معیار طبقه بندی دوام استفاده می شود به گونه ای که با دوام ترین سیمان حاوی ماده سیلیسی است، و پس از آن آهکی (کلسیت ماده متصل کننده دانه هاست)، فروژنی (اکسید آهن) و حداقل دوام مربوط به خاک رسی (رس متصل کننده دانه هاست) است.
معمولأ ماسه سنگ ها حاوی اتصال دهنده هایی هستند که ترکیبی از کانی ها را نشان می دهند، که طبقه بندی بر اساس کانی پیوندی غالب است (Leary, 1986).
ماده اصلی تشکیل دهنده سنگ آهک کربنات کلسیم است. مقداری از مواد سیلیسی معمولاً وجود دارد که عموماً به شکل دانه های کوارتز پراکنده قرار گرفته اند. درجه ای از ناخالصی های رسی نیز یافت می شود که در صورت سوزاندن آهک برای آهک زنده، هیدرولیک بودن سنگ آهک را تعیین می کند.
سنگ آهک شبیه ماسه سنگ است زیرا ریزساختار آن از مواد دانه ای تشکیل شده است که توسط یک متصل کننده معدنی سیمان شده است.
با این حال، در یک سنگ آهک غالب دانه ها از قطعات اسکلت، صدف و فسیل های دریایی تشکیل شده است (Blyth and De Freitas, 1984). هم دانه ها و هم عامل سیمانی شامل کربنات کلسیم هستند.
ریزساختار به طور کلی از طریق بارش کلسیتی / رشد کریستالی اطراف دانه ها ایجاد می شود. سیمان کلسیتی حفره های بین ذره ای را که از ابتدا در رسوب وجود دارد پر می کند.
با این حال، عجیب است که این به خودی خود منجر به تخلخل کمتر نسبت به ماسه سنگ نمی شود: در واقع، ماسه سنگ ها در کل تخلخل کمتری نسبت به سنگ آهک دارند (جدول ۱۲.۲).
این به این دلیل است که عامل کلسیت سیمانی خود بسیار متخلخل است. هر چه چیدمان درشت تر باشد و هر چه نسبت محتویات قطعات پوسته به سیمان بیشتر باشد، نسبت حجمی ماتریس سیمانی کمتر و در نتیجه سنگ محکم تر است (Leary, 1983).
این ویژگی ریز تخلخل بودن سنگ های آهک باعث می شود که آنها آب را طولانی تر از ماسه سنگها در خود حفظ کنند و در نتیجه به طور کلی به ویژه در محیط های شهری بیشتر در معرض پوسیدگی هستند.
جدول ۱۲.۲ – مشخصات فیزیکی سنگ های ساختمانی منتخب
| مشخصات | ماسه سنگ | سنگ آهک | گرانیت | اسلیت |
| چگالی ویژه ظاهری (Mg/m3) | ۳۵/۲ - ۲ | ۵۵/۲ – ۹۵/۱ | ۶۵/۲ – ۶۰/۲ | ۱۰/۳ – ۷/۲ |
| جذب آب (٪) | ۲۰ - ۳ | ۱۵ – ۳ | ۴۰/۰ – ۱۰/۰ | ۴۰/۰ – ۰۵/۰ |
| تخلخل (٪) | ۳۵ - ۱۰ | ۳۰ - ۵ | ۰۰/۱ – ۲۰/۰ | ۱۵/۰ – ۰۰/۱ |
| مقاومت فشاری (خشک) (MPa) | ۱۰۰ - ۲۵ | a۵۵ – ۲۵ / ۶۰ - ۳۰ | ۳۵۰ - ۱۷۵ | b۴۰۰ - ۲۲۵ |
| مقاومت فشاری (مرطوب) (MPa) | ۹۰ - ۱۵ | a۴۵ – ۲۰ / ۵۰ - ۲۰ | ۳۰۰ - ۱۵۰ | b۳۵۰ - ۲۰۰ |
| مقاومت خمشی (خشک) (MPa) | ۰۳-Oct | a۱۰ – ۲ / ۱۲ – ۳ | ۳۰ - ۱۰ | ۹۰ - ۵۰ |
| مقاومت خمشی (مرطوب) (MPa) | ۰۲-Aug | a۸ – ۱ / ۱۰ - ۲ | ۲۵ - ۸ | ۹۰ - ۵۰ |
a نرمال/موازی، نسبت به جهت بارگذاری.
b مجموعه داده های کوچک، بازنمایی مشخص نیست.
داده ها اقتباس از Hunt, B., 2003. مقدمه و آهک Geol. Today 19 (4), 151–156; Hunt, B., 2005. گرانیت Geol. Today 21 (3), 110–116; Hunt, B., 2006. اسلیت Geol. Today 22 (1), 33–40; Hunt, B., 2008. ماسه سنگ Geol. Today 24 (1), 33–38.
آذرین
سنگ های آذرین از سرد شدن و انجماد ماگمای آتشفشانی که سرشار از کانی های سیلیکاته مانند: ماسه ذوب شده است، تشکیل می شوند (Siegesmund and Török, 2011). در صنعت سنگ انگلستان، بیشتر سنگ های آذرین را در زبان عامیانه «گرانیت» می گویند.
با این حال، بسیاری از سنگ های بازالتی به عنوان “وین” شناخته می شوند که به راحتی با رنگ سیاهشان قابل تشخیص هستند.گرانیت ها و سایر سنگ های آذرین اساساً غیر متخلخل هستند.
به طور معمول تخلخل کمتر از ۵/۱٪ را نشان می دهند (Urquhart and Artis-Young, 2008). آنها غیر قابل نفوذ هستند و بنابراین در پاسخ به عوامل پوسیدگی (معمولاً توسط آب ایجاد می شوند) دوام باورنکردنی از خود نشان می دهند.
یک مثال آشنا جداول ساخته شده از وین جاده هاست که سالها دوام می آورند و بارها و بارها مورد استفاده مجدد قرار می گیرند.
گرانیت ها شامل بلورهای به هم پیوسته کوارتز، فلدسپات و میکا هستند. بلورهای اجزای مربوطه با چشم قابل مشاهده است. گرانیت ها بر اساس کانی اصلی به جز کوارتز یا فلدسپات (به عنوان مثال بیوتیت-گرانیت) طبقه بندی می شوند (Blyth and De Freitas, 1984).
وین استون شامل بلورهای به هم پیوسته ریزدانه است که معمولاً به رنگ بسیار تیره و دارای کانی های مافیک هستند (Hyslop et al., 2006). از نظر تاریخی، سنگ های آذرین به دلیل دشواری کار کردن با آنها عمدتاً به شکل قلوه سنگ های تصادفی یا مربعی استفاده می شدند.
اخیراً تکنیک های استخراج سنگ، برش و پرداخت با کمک نیروی برق، امکان کارهای ظریف با استفاده از قطعات سنگهای آذرین را فراهم کرده اند.
به دلیل ماهیت غیرقابل نفوذ و غیر متخلخل گرانیت و سایر سنگ های آذرین (جدول ۱۲.۲)، مشکلات پوسیدگی و زوال بجای اینکه به دلیل هوازدگی باشد، بیشتر به انتخاب ضعیف اولیه (Hunt, 2005)، جزئیات بد و ناسازگاری ملات نسبت داده می شود. سنگ های آذرین ساختمانی بسیار بادوام هستند.
دگرگونی
اسلیت اولین سنگ ساختمانی دگرگونی است که در بریتانیا استفاده می شود. کاربرد اصلی آن به عنوان مصالح برای روکش سقف است.
با این حال، نهشته های خاص (نمونه اولیه از اسلیت کامبرین) صفحات شکاف ضخیم تری را نشان می دهند و بنابراین به عنوان یک سنگ ساختمانی به کار گرفته شده اند و شکلی بومی از ساخت را ایجاد می کنند. تقاضا برای استفاده از اسلیت بالاست. به عنوان یکی از مصالح برای سقف سازی، بار عمده عوامل پوسیدگی را تحمل می کند.
اسلیت دارای بادوام ترین کانیها است. به عنوان مثال در حالی که در ماسه سنگ، دانه های کوارتز بی اثر توسط یک اتصال دهنده معدنی به هم چسبیده می شوند، در اسلیت این دانه ها با هم ذوب و آمیخته می شوند. اسلیت یک گل سنگ دگرگون شده است (Hunt, 2006) و از فشرده سازی رسوبات تحت فشار بالا تشکیل می شود.
“له شدن” تک تک دانه ها حکم می کند که یک صفحه شکاف طبیعی عمود بر جهت تنش تشکیل شود. در اصل مانند سنگ های ساختمانی آذرین غیر متخلخل (جدول ۱۲.۲) و نفوذ ناپذیر است و دوام باور نکردنی دارد.
ارزش اسلیت توسط یکنواختی صفحه شکاف و عدم وجود ناخالصی هایی که می توانند به سرعت تجزیه شده و باعث ایجاد حفرات در سنگ اصلی شوند، تعیین می شود.
دوام آن به عنوان یک ماده سقف سازی با ویژگی های مقاومتی و جذب آب تعیین می شود. دوام اسلیت به عنوان یک ماده روکش سقف با کاشی های رسی یا بتنی که از نظر خدمات و طول عمر پایین تر هستند بی رقیب است (مجله معماران، 1987). عملکرد یک سقف با اسلیت طبیعی باید حداقل بیش از 100 سال باشد (Harrison, 2005).
عامل اصلی مقابله با استفاده از آن، مانند سایر سنگ های ساختمانی طبیعی، هزینه اولیه بوده است.
با این حال، صنعت اسلیت بریتانیا به این دیدگاه کوته بینانه پاسخ داده است و هزینه بین اسلیت طبیعی و سایر مصالح سقف اکنون بسیار رقابتی است (Hunt, 2006). ظهور اندازه های استاندارد اسلیت، دوره های قدیمی بومی عرض های تصادفی را مدفون کرده است.
پیامد زیست محیطی این امر در ضایعات زیاد مرتبط با محصول اولیه اسلیت منعکس می شود.
الزامات مربوط به واحدهای سنگ ساختمانی جدید (برای اهداف سازه ای و غیر سازه ای) درBS EN 771-6:2005 مشخص شده است (BSI, 2011). در حالی که استاندارد بریتانیا ممکن است ویژگی ها و عملکرد اولیه سنگ را تضمین کند، آزمایش دوام طولانی مدت آن را در حین بهره برداری توصیف نمی کند (Urquhart and Artis-Young, 2008).
جزئیات معماری، سازگاری ملات، و اثربخشی تعمیر و نگهداری، امری رایج است
