هوازدگی مکانیکی
گرچه سنگ در قیاس با مصالح دیگر، عموماً مقاومت و دوام بالایی دارد، اما پدیده ی هوازدگی می تواند به روش های مختلف، سنگ را تضعیف کند. کاهش دوام سنگ یا زوال سنگ، به ویژگی های مختلف سنگ از جمله خصوصیات سنگ شناسی، فیزیکی و مکانیکی سنگ بستگی دارد.
از عوامل محیطی مخرب که می توانند سنگ های ساختمانی را تحت تاثیر قرار دهند، می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- نیروهای در هم شکننده ای که به واسطه ی تشکیل و توسعه ی بلور ها، در سطح سنگ به وجود می آیند.
- اسیدشویی، سنگ شویی یا انحلال و تجزیه یک یا چند کانی تشکیل دهنده ی سنگ، در اثر تماس با محلول های اسیدی.
- فشارهای مکانیکی که به دنبال یخ زدن آب یا تبلور نمک های محلول در منافذ و ترک های سنگ، ایجاد می شوند.
- تاثیرات فیزیکی و شیمیایی رشد ارگانیسم هایی چون جلبک ها، قارچ ها و باکتری ها بر روی سنگ.
هوازدگی سنگ یک فرآیند پیچیده محسوب می شود که ویژگی های مختلف سنگ از جمله ظاهر، ترکیب کانی شناسی و خصوصیات فیزیکی و مکانیکی را تحت تاثیر قرار می دهد. لذا، دوام سنگ نیز کاهش یافته و سنگ تضعیف می شود. هوازدگی به انواع فیزیکی، شیمیایی و زیستی تقسیم بندی می شود. در این مقاله، به معرفی هوازدگی فیزیکی پرداخته می شود.
هوازدگی فیزیکی یا مکانیکی
هوازدگی مکانیکی زمانی رخ می دهد که سنگ تحت تاثیر تنش هایی بیشتر از حد مقاومت مکانیکی خود واقع شود. طراحی ضعیف ساختمان ها، می تواند سرعت این نوع هوازدگی را بیشتر کند. برای مثال، وجود ترک در اطراف در و پنجره، باعث ایجاد بارهای نامتقارن می شوند که خرد شدگی سنگ را در پی خواهد داشت.
هم چنین، نشست نامتقارن پی ساختمان می تواند باعث خرد شدن و سقوط سنگ های نما شود. علاوه بر این، نیرویی که در اثر رشد ریشه ی گیاهان، به بتن و سنگ وارد می شود، هوازدگی مکانیکی آن ها را در پی خواهد داشت. از دیگر عوامل هوازدگی مکانیکی، آتش سوزی و تاثیر حرارت است. به دلیل پایین بودن هدایت حرارتی سنگ، سطح سنگ در اثر حرارت، بیشتر از عمق آن منسبط شده و همین مورد، باعث پوسته پوسته شدن سنگ یا به اصطلاح شکستگی صدفی در سنگ می شود.
با توجه به نوع و شرایط اقلیم جغرافیایی، عوامل هوازدگی مکانیکی ای که روی سنگ های ساختمانی تاثیر دارند، متفاوت است. انجماد و آب شدن و همین تبلور نمک، دو نوع مهم از عوامل یاد شده هستند.
انجماد و آب شدن
برای ایجاد شرایط انجماد و آب شدن، آب باید در حفره های سنگ نفوذ کرده و یخ بزند. اب در اثر یخ زدگی در داخل حفره های سنگ، ۹ درصد افزایش حجم می دهد . این افزایش حجم، فشاری در حدود ۱۴۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع به دیوار ی حفره های سنگ اعمال می کند. این نوع هوازدگی در سنگ هایی که تخلخل و ریز ترک های فراوانی دارد، بسیار موثر است. این موضوع باعث می شود سنگ به تدریج، بصورت کلی یا جزئی متلاشی شود.
تبلور نمک
هم چنین، حضور نمک های مختلف در کنار رطوبت محیط، برای ایجاد شرایط مناسب برای تبلور نمک ها لازم است. منشا نمک ها در سنگ های ساختمانی می توان به علت آلودگی هوا (وجود گازهای خورنده مانند: اکسیدهای گوگرد، اکسیدهای نیتروژن، ذرات دوده و غیره). منابع طبیعی مانند: خاک یا آب دریاها و اقیانوس ها، منابع مصنوعی مانند: کودهای شیمیایی و نمک های ضد یخ و یا نمک های موجود در سیمان های بکار رفته در فعالیت های عمرانی، باشند.
تغییرات حرارتی
آتش سوزی و تغییرات دمایی روز و شب، می توانند باعث ایجاد هوازدگی در سنگ های ساختمانی شوند. تفاوت در ضریب انبساط حرارتی کانی های تشکیل دهنده ی سنگ، دلیل اصلی ایجاد تخریب در سنگ است. در اثر انبساط حرارتی بین کانی ها، تنش هایی در مرز کانی ها ایجاد می شود که با ادامه ی چرخه های حرارتی، خرد شدن سنگ و هوازدگی مکانیکی روی می دهد.
وزش باد و برخورد ماسه
در مناطق بیابانی، وزش باد همراه با ذرات ماسه، باعث ایجاد سایش و ضربه در سطح سنگ های ساختمانی می شود. این موضوع در بلند مدت، باعث تخریب سنگ خواهد شد.
استخراج سنگ
استفاده از روش های سنتی استخراج سنگ یا بکارگیری چکش بادی، باعث ایجاد ترک هایی در بافت سنگ می شود که این موضوع تضعیف سنگ ساختمانی را به دنبال داشته و باعث ایجاد هوازدگی مکانیکی می شود.
