ساختار سنگ طبیعی

مواردی که بر سنگ و ساختار سنگ تأثیر می‌‌گذارند

ساختار سنگ‌‌ بیرونی تأثیرهای متفاوتی را تجربه می‌‌کند. معمولاً چیزهای سنگینی که روی سنگ قرار می‌‌گیرند بر آن تأثیر می‌‌گذارند که با برنامه‌‌ریزی حساب شده اغلب می‌‌توان از قرار گرفتن اجسام سنگین بر روی سنگ‌‌ها جلوگیری نمود.

با مشخص کردن میزان آسیب می‌‌توان روش ترمیمی مناسب را انتخاب نمود. سازه‌های سنگی و کاربردهای سنگ در ساختمان را می‌‌توان به طور‌‌کلی به دو گروه اصلی تقسیم کرد: سازه‌‌های سالید استون solid stone و سازه‌های لایه‌‌ای یا کرتن curtain.

سازه‌‌های سالیداستون اغلب با چیده شدن سنگ‌‌های بزرگ و سنگین بر روی هم یا در کنار یکدیگر ساخته می‌‌شوند. این سنگ‌‌ها ممکن است توسط سیمان یا بست به یکدیگر چسبانده شده یا نشده باشند.

در سالیداستون‌‌ها شکل وظاهر سطح سنگ‌ها ممکن است اختیاری باشد. با توجه به مهندسی سازه، سازه‌‌های سنگی بر شالوده‌ی خود متکی هستند و به این وسیله وزن سنگ‌ها و فشرده سازی را تحمل می‌‌نمایند.

این سازه‌‌ها به علت رفتار فیزیکی و ساختاری خود پیچیدگی زیادی ندارند و به عنوان یک قاعده به دلیل رسانندگیشان تنها در جاهای سرد و ساختارهای خارجی مورد استفاده قرار می‌‌گیرند.

این سازه‌‌ها اغلب برای مناظر، سازه‌های درون پارک‌‌ها، محیط زیست و مناطق پر تردد استفاده می‌‌شوند. در نتیجه ساختارهای سالیداستون اغلب در معرض ترافیک سنگین، محموله‌‌های مکانیکی سنگین‌‌ آب و هوا، دما و رطوبت قرار می‌‌گیرند.

ساختارهای کرتن یا لایه‌‌ای، لایه‌ی نازکی از سنگ‌های کوچکتر هستند که اغلب در پنل‌‌های سنگی مورد استفاده قرار می‌‌گیرند.

در این مورد پنل‌‌های سنگی شامل یک لایه‌ی مجزا یا یک ودر وال (weather wall) در سازه که اغلب به صورت کرتن وال با گشودگی‌‌ای که کار تهویه را انجام می‌‌دهد هستند.

پنل استون‌‌ها با روش‌‌های مختلفی بالا برده شده و در قسمت اصلی که بار را تحمل می‌‌کند نصب می‌‌شوند. به عنوان یک قاعده، نصب این پنل‌‌ها با توجه به ساختارهای مختلف، با استفاده از نگهدارنده‌‌های فلزی، سیمان یا چسب انجام می‌‌شود.

ظاهر پنل‌های سنگی را با ترکیبات الاستیک سیلینگ (elastic sealing) پرداخت می‌‌کنند. درنتیجه پوشش‌های کرتن استون در شرایط متفاوتی نسبت به دیوارهای سالید استون استفاده می‌‌شوند.

از طرفی شرایط دما و رطوبت بر روی سطح ویا دارون اسلب‌‌ها نیز متفاوت است. سازه‌‌های کرتن استون یا کرتن استون‌‌های تهویه‌‌دار معمولاً در ساختارهایی مثل دیوارهای فواره‌‌ها و نمای ساختمان استفاده می‌‌شود.

به عنوان یک قاعده، این ساز‌‌ه‌‌ها باید با شرایط غیر قابل اجتنابی متناسب با شرایط محیطی که در آن قرار دارند مثل تغییرات تنش و دما سازگار باشند.

این سنگ‌‌ها به علت کاربرد متفاوتی که در ساختمان‌های سنگی دارند، باید با شرایط متفاوتی نیز سازگاز شوند و این بدان معناست که باید از ویژگی‌ها و موارد قابل جایگزین کردن به خوبی آگاهی داشته باشید. آزمایش‌های متعددی برای سنگ‌‌های مختلف در ارتباط با پروژه ما انجام شده است (لوودس و همکاران Luodes et al 2014).

مطلب زیر در مورد فشار بر سازه‌‌های سنگی بیشتر به نتایج این آزمایش اشاره دارد. از طرفی این آزمایش‌ها محدود به سنگ‌‌های سخت و از طرفی دیگر محدود به سازه‌‌های سالید استون هستند (لوودس و همکاران 2014).

نشستن گرد و غبار بر روی سطح سنگ و ایجاد تغییرات در ترکیب مواد معدنی، به عنوان مثال اکسیداسیون آهن، در آزمایشاتی انجام شده است که باعث ایجاد تغییرات طولانی مدت می‌‌شود.

باید به این نکته اشاره نمود که گرد و غبار باعث سیاه شدن سنگ شده، در حالی که رسوبات نمک باعث ایجاد آثار سفید بر روی آن می‌‌شود.

بعلاوه مشاهده شده که رنگ سوپ استون نیز از خاکستری به قهوه‌‌ای تغییر کرده است. گرد و غبار بر روی سنگ‌‌های نرم مانند: لایم استون (limestone) و سنگ مرمریت (marble) نسبت به سنگ‌‌های سخت تأثیرات بیشتری می‌‌گذارند. در برخی موارد ایجاد زبری سطح سنگ نیز مشاهده شده است (لوودس و همکاران 2014). کشش‌‌های خارجی که باعث تغییر رنگ سنگ می‌‌شوند ممکن است به علت طراحی بد و یا ضعیف ساختار ایجاد شود. به عنوان مثال این اتفاق زمانی ممکن است بیفتد که مس و یا مواد دیگر از سقف یا پوشش‌‌های فلزی دیگر جدا شوند.

کشش‌‌های مکانیکی

بشر با کارهایی که انجام می‌‌دهد انواع مختلفی از فشارهای مکانیکی را بر روی سازه‌‌های سنگی ایجاد می‌‌کند. با توجه به سنگ‌‌هایی که در محیط وجود دارند‌‌، این موارد شامل ترافیک و برف روبی می‌‌شود.

یک مشکل بزرگ در فنلاند فشار ناشی از ترافیک است که شامل ساییدگی مکانیکی توسط تایر اتوموبیل‌‌ها و کاهش سرعت و شتاب خودروها می‌‌شود. کششی که به پوشش نماها وارد می‌‌شود در اثر فشار باد بر روی پوشش سنگی ایجاد می‌‌شود.

نمای ساختمان‌ها به ویژه در طبقه‌ی همکف ساختمان با اقدامات مکانیکی مختلف، اعم ازبرخورد و وارد شدن ضربه آسیب می‌بیند. انسان‌ها هنگام جابجایی و کار، باعث ساییدگی در ورودی‌ها و داخل طبقات می‌‌شوند. جابجایی پایه‌‌های ساختمان باعث وارد شدن آسیب به سازه‌‌های سنگی می‌‌شود.

از آنجایی که سنگ الاستیک نیست هنگامی که پایه آن حرکت می‌‌کند می‌‌شکند. از طرف دیگر سیلانت بسیار محکم نیز باعث آسیب می‌‌شود. انتخاب نادرست سیلانت ممکن است باعث ورود آب به سازه‌ها شود و به عنوان مثال در صورت یخ زدن در داخل سازه، باعث ایجاد خسارت می‌‌شود

کشش‌‌های بیولوژیکی

کشش‌‌های بیولوژیکی منشأهای متفاوتی از قبیل انواع مختلف باکتری‌ها، قارچ‌ها، جلبک‌ها، گلسنگ‌ها، خزه‌ها و گیاهان و درختان دارند.

رطوبت دائمی و شرایط مطلوب رشد، (مانند تماس با زمین یا گوشه مرطوب در سایه)، باعث بروز فشارهای بیولوژیکی در سطح سنگ‌ها می‌‌شود(رشد خزه). این مورد به نوبه‌ی خود باعث تجمع فلزات سنگین می‌‌شود که پیامدهای سنگینی در پی دارد.

پوشش گیاهی معمولاً باعث افزایش رطوبت می‌‌شود و ممکن است نه تنها به ظاهر بیرونی سنگ آسیب برساند، بلکه  سبب جدا شدن سنگ شود. انواع سنگ‌‌های مختلف مستعد ابتلا به فشارهای بیولوژیکی، به ویژه  به علت رشد گلسنگ و جلبک‌ها هستند در این میان سند استون نسبت به گرانیت سخت، به این نوع کشش بسیار حساس‌‌تر است.

باید به این نکته اشاره کرد که پوشش‌‌های گیاهی در هر ارتفاعی یافت می‌‌شوند. از طرفی شرایط متفاوت اقلیمی بر ایجاد فشار بیولوژیکی تأثیر زیادی می‌‌گذارد. به عنوان مثال مطالعات، تفاوت‌های زیادی را برای ایجاد انواع مختلف گلسنگ در شرایط متفاوت نشان می‌‌دهند از طرف دیگر گلسنگ‌‌ها از آنجایی که در هوای آلوده رشد نمی‌‌کنند، به عنوان شاخص کیفیت هوا به خوبی عمل می‌‌کنند(لوودس و همکاران 2014).

برای محاسبه اثرات تغییر آب و هوا‌‌، آب و هوای آینده فنلاند را می‌توان با آب و هوای کنونی در اروپای مرکزی مقایسه کرد و این بدان معناست که فشار بیولوژیکی در آینده در فنلاند افزایش می‌‌یابد.

چرخه آب و انجماد

آبی که وارد حفره‌ها و خلل و فرج  سطح سازه‌‌ها شده و در آنجا باقی مانده، وقتی یخ می‌زند منبسط شده و مشکلات خاصی ایجاد می‌‌کند به علاوه وجود نمک همراه با چرخه آب و انجماد این وضعیت را بدتر می‌‌کند(لوودس و همکاران 2014).

در مورد سناریوی آب و هوا، حجم باران در پاییز و زمستان بیشتر می‌‌شود، بنابراین خطراتی که از طرف آب و چرخه ذوب و انجماد آن، سنگ را تهدید می‌‌کند افزایش می‌‌یابد.

آلودگی هوا وناخالصی‌‌ها

دسته‌‌بندی وخامت ناشی از برخی آسیب‌های وارده از سمت آلاینده‌‌های مختلف موجود در هوا و سایر ناخالصی‌‌ها، از تغییر رنگ سنگ گرفته تا آسیب فیزیکی را شامل می‌‌شود.

برای سنگ‌‌ها، زیان بارترین ناخالصی‌‌ها شامل: اسیدهای سولفوری acidic sulphur و ترکیبات و نمک‌‌های نیتروژن است. سنگ‌هایی که بیشتر مستعد آلودگی در محیط‌های شهری هستند، سنگ طبیعی کربناته carbonate natural stone، لایم استون limestone و سنگ مرمریت marble هستند. آلودگی هوا و ناخالصی‌‌ها باعث ایجاد لایه‌‌ای بر روی سنگ می‌‌شود که اغلب ناهموار است و ظاهر متفاوتی دارد(لوودس و همکاران 2014).

ویژگی‌های فیزیکی-ساختاری 

معمولاً نیازی به در نظر گرفتن رگه‌‌های موجود در سنگ‌‌ها نیست. به عنوان مثال گرانیت رگه‌‌های زیادی ندارد، در حالی که سنگ مرمریت، سنداستون و لایم‌‌استون دارای رگه‌‌های زیادی هستند (لوودس و همکاران 2014).  انبساط حرارتی باید در سطح محلول‌های اسلب در نظر گرفته شود (ونتالایتد فکیدز ventilated facades)، در حالی که انبساط حرارتی در سازه‌‌های سالید استون نقشی ندارد(لوودس و همکاران 2014).

 نمک‌ها، مواد شیمیایی

شرایط آب و هوایی در محل ساختمان، نمک موجود در هوا (به عنوان مثال، ساختمان‌ها در کنار دریا) و آلودگی، بسیاری از انواع آسیب‌‌ها را از جدا شدن بخش‌هایی از سنگ تا تغییر رنگ آن را ایجاد می‌‌کنند. به علاوه نمک مورد استفاده برای یخ زدایی به سنگ‌ها آسیب می‌‌رساند.

در داخل ساختمان‌ها، رطوبت ممکن است از سازه بتنی زیر اسلب‌‌های کف خارج شود و باعث تغییر رنگ گردد. اگر اسلب‌‌ها با اپوکسی یا رزین پوشانده شده باشند، رطوبت می‌‌تواند در زیر پوشش باقی بماند و سنگ را بشکند(لوودس و همکاران 2014).

چیزهایی که توسط سیمان به سطح اسلب‌‌ها چسبانیده می‌‌شوند نیز خسارت‌هایی ایجاد می‌‌کنند. در این موارد نمک آزاد شده باعث تغییر رنگ اسلب سبک می‌‌شود.

ادامه ی این مبحث را میتوانید در مقاله ی ویژگی های انواع سنگ ها دنبال کنید.