تاریخچه فراوری و استفاده از سنگ های طبیعی

سنگ های طبیعی

معماری به نام تیمو پنتیلا (Timo Penttilä) در کتاب خود به نام “معماری‌‌های درست و غلط” (Right and wrong architects)  با ارجاع به کتاب جان آسمان (Jan Assmann) به نام تفکر مصر (the Mind of Egypt)، به این موضوع اشاره می‌‌کند که در گذشته سنگ‌‌ های طبیعی به عنوان مصالح ساختمانی مقدس در ساخت و ساز شناخته می‌‌شده در حالی که آجر از جمله مصالحی بوده که محبوبیتی نداشته و بی‌‌ارزش شمرده می‌‌‌‌شده است.

سنگ در نظر عموم مقدس، استوار و جاودان و آجر فناپذیر و سست بوده است (پنتیلا 2003). سنگ‌‌ های طبیعی به شیوه‌‌های مختلفی در ساختمان‌‌ها و ساخت و ساز مورد استفاده قرار می‌‌گیرد. سنگ‌‌های طبیعی کاربردهای متفاوتی دارند به عنوان مثال در نمای ساختمان‌‌ها و یا در کف‌‌پوش‌‌ها و تزئینات داخلی مورد استفاده قرار می‌‌گیرند. کاربرد این سنگ‌‌ها در مرمت بناهای تاریخی مثل قلعه‌‌ها، کلیساهای سنگی و …که در بخش قابل توجهی از آنها سنگ به‌‌کار رفته است نیز قابل توجه است.

دوام سازه‌‌ها با سنگ های طبیعی نه تنها تحت تأثیر نوع سنگی که استفاده می‌‌شود قرار می‌‌گیرد بلکه مصالح و مواد دیگری که در ساختمان‌‌ها استفاده می‌‌شود مانند: سیلانت (sealant) در ماندگاری آنها مؤثر است. تاکنون در مهندسی ساختمانی، ابعاد و استحکام بنا‌‌های سنگی به میزان کافی مورد بحث و بررسی قرار نگرفته است و بیشتر توجه و تمرکز تنها بر استفاده از سنگ در آینده متمرکز شده است.

از طرفی ملاحظات مربوط به سبک معماری مربوط به سنگ نیز تنها زمانی به صورت موقتی مورد بحث قرار می‌‌گیرد که پای فناوری‌‌های مربوط به فرآوری سنگ در میان باشد.

در چارچوب چشم‌‌اندازهای قابل توجه مطرح شده در پروژه‌‌ ما، این کتاب به بحث در مورد سنگ‌‌ های طبیعی و مصالح مربوط به سنگ های طبیعی می‌‌پردازد. در این راستا ما از دایره گسترده موارد استفاده از سنگ طبیعی، مبلمان، دیوارهای داخلی و شومینه‌های ساخته شده از سنگ سوپ استون (soapstone) را حذف کرده‌‌ایم و به صورت ویژه‌‌ای بر نما و کف ساختمان‌‌ها‌‌، دیوارهای بیرونی و ساختارهای سنگی محیطی تمرکز نموده‌‌ایم.

این گزارش بخشی از پروژه “استفاده موثر از سنگ های طبیعی در منطقه لنینگراد Leningrad  و جنوب شرقی فنلاند” است و با همکاری اتحادیه اروپا، فدراسیون روسیه و جمهوری فنلاند تأمین مالی شده است.

تاریخچه و کاربردهای ساختمان‌‌های سنگی در فنلاند

بیشتر بناهای سنگی فنلاندی قرون وسطایی شامل: کلیسا و قلعه بودند و اکثر آنها بین قرن 13 تا آغاز قرن 16 ساخته شده‌‌اند. اگرچه بناهای سنگی دیگری نیز شناسایی شده‌‌ا‌‌ند که قدمت آن‌‌ها به بعد قرن پانزدهم می‌‌رسد، ساخت انواع سیستم‌‌های استحکام بخشی ماندگار تا دهه 1800، به ویژه در جنوب شرقی فنلاند ادامه داشت و در قرن پانزدهم بناهای زیادی از سنگ ساخته شده‌‌اند، .

باید به این نکته اشاره نمود که  پس از آتش سوزی‌‌های بزرگی که در شهرها رخ داد، استفاده از سنگ‌‌ های طبیعی در ساخت خانه‌‌های شهری در قرن هجدهم متداول شد اما این امر در قرن نوزدهم رواج بیشتری یافت.

سنگ های طبیعی هم به عنوان ساختارهای لودبرینگ (loadbearing) و هم به عنوان نانلودبرینگ (non‐loadbearing) به شکل ساختارهایی بر روی صفحه‌‌هایی با به کارگیری مصالح بنایی قرار گرفته‌‌اند و به وسیله‌‌ی نگهدارنده‌‌های دیگری برای نمای خارجی مورد استفاده شده‌‌اند.

این کار را می‌‌توان به روش دیگری نیز انجام داد. به‌‌عنوان مثال می‌‌توان سنگ طبیعی را با استفاده از بتن متصل نمود. امروزه اغلب نماهای سنگ طبیعی را با به‌‌کارگیری پنل‌‌های سنگی کم‌‌ضخامت اجرا می‌‌نمایند. این پنل‌‌ها توسط قلاب‌‌های فلزی بر نمای ساختمان ثابت می‌‌شوند ( برای تعبیه‌‌ی قلاب‌‌ها برش‌‌هایی در لبه‌‌ی پنل‌‌ها وجود دارد) که امکان تهویه‌‌ی مناسبی را در پشت پنل ایجاد می‌‌نماید.

مشاهده می‌‌شود که ساختارهای ترکیبی مختلف نیز بسیار رایج است. این موارد شامل استفاده‌ی همزمان از آجر، بتن یا فولاد در ساختمان‌ها در کنار سنگ طبیعی می‌‌شوند.

ساختارهای سنگی در قلعه‌‌ها و کلیساها شامل دیوارهای متفاوت خاکستری رنگ می‌‌شوند. این ساختارهای سنگی خاکستری رنگ اغلب در اطراف در و پنجره‌‌ها با آجر چیده ‌‌شده‌‌اند. ساختارهای سنگی خاکستری با توجه به روش ساختشان به سه دسته تقسیم می‌‌شوند:

• دیوار سنگ خشک بدون ملات (mortat-free)
• دیوار ریمد-ارث( rammed-earth)، که معمولاً در ساخت کلیسا و قلعه استفاده می‌‌شده است.
• دیوار اشلر ashlar، که به عنوان دیوار راستیکیتد (rusticated) نیز شناخته می‌شود و در قرن نوزدهم با افزایش املاک و ساختمان‌‌های شهری در فنلاند رایج شد.

برای ساخت دیوارهای کلیساهای قرون وسطایی از کی‌‌استون میسنری (keystone masonry) استفاده شده که به وسیله‌‌ ملات آهک سنگ‌‌ها یه یکدیگر فشرده می‌‌شدند.

اگرچه استفاده از ملات اغلب برای پر کردن سوراخ‌‌ها و پوشاندن سطح دیوارها به منظور جلوگیری از نفوذ آب استفاده می‌‌شده است اما چینش سنگ‌‌ها در کنار یکدیگر به این روش باعث می‌‌شده که سنگ‌‌ها تشکیل ساختار لودبیرینگ (load bearing) بدهند و یکدیگر را به خوبی نگه دارند. (هولوپاینن Holopainen و هلاما Helama 2013، 3 .)

از سنگ های طبیعی به صورت مرسوم به عنوان مصالح سطحی برای خیابان‌‌ها، میادین، در دیوارهای مختلف و مجسمه‌ها، سازه‌‌هایی که به عنوان تکیه‌‌گاه بودند، استفاده می‌‌شده است.

همچنین در ساخت پارک و سازه‌‌های آبی مانند: اسکله‌‌ها، باراندازها، کانال‌‌ها و پل‌‌ها نیز سنگ‌‌ها بکار گرفته شده‌‌اند. در دهه‌های اخیر، ساختار‌‌های گابیون در حمایت از طبیعت در ساخت و سازهای محیطی رایج شده است. برای ساخت دیوارگابیون سبدهای ساخته شده از مش فولادی (steel mesh)  را با سنگ پر می‌‌کنند.

تغییراتی که در آینده در شرایط ایجاد می‌‌شود، تغییرات آب و هوایی و تأثیر آن بر ساختمان‌‌های سنگی

تأثیر تغییرات آب و هوایی بر شرایط آتی به ویژه در مورد نماهای خارجی و و ساختارهای خارجی بایستی مد نظر گرفته شود و عوامل محیطی و تأثیرات آن‌‌ها نیز از این منظر مورد بررسی قرار گیرد. مؤسسه‌ی هواشناسی فنلاند سناریوهایی را در مورد تغییرات آب و هوا و اثرات آن در آب و هوای فنلاند تهیه کرده است.

به گفته آنها، میانگین دمای فنلاند در دهه‌‌های آخر قرن جاری 2 تا 6 درجه سانتی گراد نسبت به دوره قابل مقایسه 1971-2000 گرمتر خواهد شد به علاوه همزمان میزان بارش باران نیز افزایش خواهد یافت.

بر اساس سناریوهای گلخانه‌‌ای، نوع آب و هوایی آینده فنلاند شبیه شرایط فعلی اروپای مرکزی خواهد بود. این بدان معناست که در آینده سازه‌ها با تنش شدید آب و هوایی که متفاوت از وضعیت فعلی است مواجه خواهند شد (وینا  vinhaو همکاران 2013، 34).

از دیدگاه عملکرد فیزیکی سازه‌‌ها، مواردی که در زیر به آن اشاره می‌‌شود عواملی هستند که به شرایط آب و هوایی مرتبط می‌‌شوند و نقش مهمی دارند (این عوامل با توجه به موقعیت جغرافیایی ساختمان و نقطه کاردینال (cardinal) متفاوت است):

• دما
• رطوبت نسبی
• باد(سرعت و جهت باد)
• تابش خورشید (جهت، تابش پراکنده، ابری بودن)
• تابش گرمایی به آسمان (دمای مؤثر آسمان، ابری بودن). (وینا vinhaو همکاران 2013، 67)

علاوه بر عوامل خارجی که در بالا گفته شد، شرایط اقلیمی و شرایط خارجی نزدیک به سازه‌‌ها، تحت تأثیر عوامل مختلف مربوط به موقعیت و شکل ساختمان قرار می‌‌گیرد:

• ارتفاع محل ساختمان
• اندازه، شکل و ارتفاع ساختمان
• ساختارهای حفاظتی (پوشش فلزی، طاقچه، توری)

این پروژه موفق به اخذ کمک پژوهش از اتحادیه اروپا، فدراسیون روسیه و جمهوری فنلاند شده است.

• جزئیات و ساختار سطوح خارجی سازه‌ها (نماها، حفره‌ها، ویژگی‌های سطح(
• محیط اطراف (ساختمان‌های دیگر، پایه درختان و پوشش گیاهی، اشکال زمین، مناطق آبی).(وینا و همکاران 2013، 68.)

انتظار می‌رود تغییرات آب و هوایی تعداد روزهای بارانی را به ویژه در زمستان افزایش دهد، در حالی که در تابستان ممکن است تعداد آنها کاهش یابد.به علاوه  پیش بینی می‌‌شود که سرعت باد و رطوبت نسبی هوای بیرون به ویژه در زمستان افزایش یابد. این تغییرات بر عملکرد مخروط پوشش بیرونی ساختمان به روش‌های زیر تأثیر می‌‌گذارد:

• تأثیر باد و باران بر روی سطوح نما افزایش می‌‌یابد.
• شرایط مناسبی برای تجمع رطوبت و رشد کپک‌‌های قارچی به ویژه بر بخش‌‌های بیرونی سازه تأثیر فراوانی خواهد داشت.
• انتقال رطوبت از بیرون به ویژه در نماهایی که آب باران را جذب می‌‌کنند، خطر تجمع کپک قارچی حتی نزدیک به سطوح داخلی در این سازه‌‌ها را در تابستان افزایش می‌‌دهد.
• توانایی خشک شدن سازه‌ها ضعیف و کند می‌‌شود و کدر شدن افزایش می‌یابد (وینا و همکاران 2013، 69)

ادامه ی این مبحث در مقاله ی تخریب و فرسایش سنگ بخوانید.