مصالح مکمل ساختمانی

مصالح مکمل: ملات برای سنگ

سنگ طبیعی به عنوان یک مصالح ساختمانی بادوام، از طریق درخواست  ها و شهرت عمومی کارهای حفاظتی بر روی میراث بناهای سنگی تبلیغات بدی دریافت کرده است. با توجه به نمایش طول عمر در ساختارهای بسیاری که حفظ شده اند، می توان از این وارونه گویی قدردانی کرد. بخش قابل توجهی از این کار ترمیمی مستقیماً به مداخلات قبلی با استفاده از مصالح ناسازگار در تعمیر سطوح و پر کردن درز و اتصالات نسبت داده می شود.

قطعات سنگهای رسوبی متخلخل هستند (جدول ۱۲.۲).

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

 

در مقاله دوام سنگ و شاخص دوام سنگ آب در پوسیدگی مصالح بنایی متخلخل را معرفی کردند. بنابراین سنگ های ساختمانی رسوبی (ماسه سنگ، سنگ آهک) در برابر عوامل پوسیدگی حساس هستند. با این وجود، ساختارهای میراثی که از هر دوی این سنگ ها ساخته شده اند، طول عمر قابل توجهی از خود نشان می دهند: سنگ های ساختمانی رسوبی می توانند بسیار بادوام باشند و می توانند با اطمینان برای کارهای جدید در نظر گرفته شوند.

انجمن حفاظت از بناهای باستانی (SPAB) مشاهده کرد که ملات آهکی در اتصالات سنگ کاری، آب را از واحدهای بنایی جذب می کند (SPAB, 1979).

بنابراین تبخیر بعدی بیشتر در درزهای آهکی متمرکز خواهد شد، که عمده فرآیندهای تخریب را متحمل می شوند که در آینده آشکار می گردند. اصول اساسی که در Wiggins و Klemm (2014) و Klemm  و  Wiggins (2015) بررسی شده است را می شود تحت عنوان انتقال آب (و نمک های محلول) از سنگ های درشت تخلخل به ملات آهکی ریز تخلخل، که توزیع اندازه منافذ آن بصورت ریز تنظیم شده است، خلاصه کرد تا این پدیده منحصر به فرد را که خود معیار قابل توجهی از دوام است بیان کرد (شکل ۱۲.۵).

همچنین ساخت و ساز سنگهای غیر متخلخل (آذرین، دگرگونی) با ملات آهک مفید است. هرچند مزایای آن بیشتر مربوط به معیارهای سازگاری مکانیکی است که پیامدهای مهمی برای فرآیندهای مرتبط با رطوبت دارد.

 

شایان ذکر است کسانی که از استفاده از مصالح بنایی مدرن به عنوان مصالح ساختمانی بادوام مانند نمونه های میراثی که از ملات آهکی بادوام بهره می برند که می تواند قرن ها دوام بیاورد طرفداری می کنند، به ندرت در جایی که شایسته آن است به آن اعتبار می بخشند.

در مقابل، ماده ای که به اندازه سنگ طبیعی با دوام است، می تواند در یک بازه زمانی نسبتاً کوتاه با استفاده از مواد ناسازگار، رو به زوال و پوسیدگی برود. بازسازی ملات سیمان و تلاش  برای تعمیرات سطحی در قرن گذشته به  طور قابل  توجهی میراث بناهای سنگی در بریتانیا را زخمی کرده است.

پرداختن به این موضوع بخش وسیعی از تعمیرات فعلی سازه های میراثی تشکیل می دهد. یک ارتباط موازی بین ملات-سنگ و خوردگی دو فلزی فولادهای ضد زنگ گالوانیزه وجود دارد.

با در نظر گرفتن موضوع سازگاری، استفاده زمینه ای از سنگ باید مورد بررسی قرار گیرد: در جایی که دوام بهینه مرتبط با نقش حفاظتی ملات آهک وجود دارد، طراح باید بداند که بنای سنگی نمی تواند به گونه ای طراحی شود که در برابر خمش قابل توجهی که در اتصالات ملات بوجود می آید مقاومت کند (همانطور که در روش مدرن از طریق استحکام بالای ملات سیمان است).

در عوض مقاومت در برابر بارهای جانبی معمولاً توسط مقاومت استاتیکی حاصل از بارهای ثقلی و مهارها تأمین می شود (Curtin et al., 2006).

در همین راستا ملاحظاتی همانند ملات های کم استحکام مورد تایید موسسه تحقیقات ساختمان (BRE) (Key, 2009) در نظر گرفته می شود تا امکان احیای واحدهای بنایی را در آینده فراهم کند. از دیگر مزایای استفاده از ملات های آهکی می توان به تغییر شکل پذیری اتصالات و عدم ایجاد اتصال حرکتی در ساخت دیوارهای جامد و یکپارچه اشاره کرد. استفاده از ملات سیمانی با سنگ طبیعی توصیه نمی شود. طیف وسیعی از ملات های آهکی برای برآوردن نیازهای سنگ ساختمانی در هر دو زمینه میراثی و مدرن موجود است (به Urquhart and Artis-Young, 2008 مراجعه کنید).

 قابلیت تعمیر سازه های سنگی

سازه هایی که به طور سنتی با مصالح بنایی ساخته می شوند حتمأ قابل تعمیر هستند. باز هم می توان به میراث سنگی برای شاهدی بر این ویژگی نگاه کرد. با تأکید روزافزون بر عمر خدمات طراحی طولانی و طولانی تر برای ساختمان ها (به عنوان مثال، BRE اخیراً توصیه کرده است که200 سال مناسب تر است؛BRE, 2006 )، قابلیت تعمیر به معیار مهمی برای پایداری ساختمان تبدیل می شود.

بنایی سنتی ساختمانها نشان دهنده بهره برداری ماهرانه و در عین حال صادقانه از سنگ به عنوان یک مصالح ساختمانی است که کاملأ به صورت فشرده طراحی شده است. مصالح بنایی سنگی در فشار بسیار قوی هستند، با این حال توانایی آن در تحمل بارهای کششی/خمشی ناچیز است (Heyman, 1995).

طاق بنایی با توجه به استحکام مواد و محدودیت های طراحی آن، به درستی به عنوان یک نمونه عمل می کند. قادر به تحمل بارهای زیاد در طول عمر طولانی است و به شرطی که هندسه آن حفظ شود و مواد تشکیل دهنده آن پوسیده نشوند، در شرایط فشار کاملأ کارآمد عمل می کند. یک روش صریح برای بیان این موضوع این است که هر چه بهره برداری از خواص مواد صادقانه تر باشد، کمتر ممکن است با ساختار اشتباه مواجه شود.

با اشاره مجدد به هوازدگی فداکارانه اتصالات ملات آهکی در بنایی سنتی، سازه های سنگی نیاز به نگهداری بسیار کمی در طول عمر طولانی خود دارند (Powys, 1929; Hume, 2007; SPAB, 2002). ملات بستر/ نقطه ای، آب (و املاح محلول) را از واحدهای سنگی دور می کند و عوامل پوسیدگی را درون آهک متمرکز می کند.

سپس بخش عمده ای از چرخه مضر بارندگی نمک را دریافت می کند و در نهایت با هوازدگی از بین می رود (شکل ۱۲.۵).

وقتی این پروسه تمام شد، می توان به راحتی ملات را بیرون کشید و جایگزین کرد، و محافظت فداکارانه ای که در بخش ۱۲.۳.۷ بیان شده مجددأ از نو شروع می شود. به شرط استفاده از مواد صحیح در مراحل پی در پی، این روند می تواند به طور نامحدود ادامه یابد. خواننده برای یک حساب عملی و راهنمایی راجع به مشخصات به SPAB (2002) ارجاع داده می شود.