سنگ

مقدمه

n   شناختن جنس و خاصيت سنگ را سنگ شناسي گويند. سنگها يکي از قابل مطالعه ترين عناصر طبيعي مي باشند که تقريباً براي غالب رشته هاي علوم مورد استفاده قرار مي گيرند. حتي گاهي نياز به مطالعه وسيع و طولاني در شناخت سنگ و ساير مشخصات آن مي باشد. پس قبل از اينکه به سنگ هاي ساختماني پرداخته شود بهتر است مطالبي درباره سنگ و علم سنگ شناسي گفته شود.

n   سنگ عبارت از يک جسم طبيعي است که از يک کاني يا مجموعه اي از چند کاني تشکيل شده باشد. کاني عبارت از ماده طبيعي آلي يا معدني است که ترکيب شيميايي آن بين حدود اختياري معيني تغيير مي¬کند

سنگ

مقدمه

n   شناختن جنس و خاصيت سنگ را سنگ شناسي گويند. سنگها يکي از قابل مطالعه ترين عناصر طبيعي مي باشند که تقريباً براي غالب رشته هاي علوم مورد استفاده قرار مي گيرند. حتي گاهي نياز به مطالعه وسيع و طولاني در شناخت سنگ و ساير مشخصات آن مي باشد. پس قبل از اينکه به سنگ هاي ساختماني پرداخته شود بهتر است مطالبي درباره سنگ و علم سنگ شناسي گفته شود.

n   سنگ عبارت از يک جسم طبيعي است که از يک کاني يا مجموعه اي از چند کاني تشکيل شده باشد. کاني عبارت از ماده طبيعي آلي يا معدني است که ترکيب شيميايي آن بين حدود اختياري معيني تغيير مي¬کند. معمولاً کاني ها و سنگ ها مواد جامدي هستند. تجمع کاني ها در سنگ اتفاقي نيست که تابع شرايط و محيط تشکيل سنگ و مواد اوليه موجود است. ماگما ماده طبيعي سيال و داغي است که ماده سازنده سنگ ها به شمار مي آيد و در سيارات، اقمار طبيعي يا ديگر اجرام سماوي با خصوصيات کلي مشابه توليد مي شود.

nهنگامي که ماگما بيرون ريخته مي شود علاوه بر توليد گدازه يا نهشته هاي خرد شده، مقدار زيادي مواد فرّار نيز آزاد مي گردد که در اتمسفر يا هيدروسفر زمين يا در فضاي کوچک و بدون هواي سيارات محبوس مي شود. مشخصات سنگ ها را رويدادهاي گذشته بر زمين، ترکيب شيميايي و کانيايي آن تعيين مي کندکه نهادينه ترين بازتاب اين سرگذشت به کاني ارتباط پيدا مي کند و در چگونگي پيوند کاني ها با يکديگر يعني بافت، چهره مي¬نمايد. کاني به مفهوم سازش و کنار آمده ماده با شرايط طبيعي روي داده بر آن، بازگوکننده سرگذشت زمين و پيدايش و تغييرات سنگ هاست؛ پس سنگ شناسي از ديدگاهي به مفهوم تلاش در راه شناخت و بازگويي اين سرگذشت است، بهگفته ديگر بازگويي بخشي از سرگذشت زمين است.

تاريخچه

nبناها و آثاري چون سدهاي مربوط به سده‌هاي 29 و 30 قبل از ميلاد در مصر و عراق ، اهرام ثلاثه مصر ، کاخ تخت جمشيد و مقبره‌هاي نقش رستم که بر سنگ (از سنگ و يا در سنگ) ساخته شده‌اند گواه بکارگيري روشهاي دقيق در امر انتخاب ، استخراج و کندوکاو سنگ و لذا کاربرد مکانيک سنگ از دير زمان‌اند. ارتباط تنگاتنگ ما با سنگ به پيش از تاريخ بر مي‌گردد. در آن زمان ، پيکانها ، ابزار معمولي و ظروف ، استحکامات ، خانه‌ها و حتي تونلها از سنگ يا در سنگ ساخته مي‌شد. ساختها و مجسمه‌هايي مانند معبد ابوسمبل از مصر نشان دهنده استفاده از روشهاي بسيار دقيق در امر انتخاب محل ، استخراج و کندوکاو بر سنگ است.

سنگ يا خاک

nاز نقطه نظر زمين شناسي، سنگ به موادي از پوسته زمين اطلاق مي‌شود که از يک يا چند کاني که با يکديگر پيوند يافته اند، درست شده است. در مقابل خاک توده‌اي از ذرات با دانه‌هاي منفصل يا داراي پيوند سست است که بر اثر هوازدگي سنگ‌ها و به طور برجا تشکيل شده است. ليکن در مهندسي و کارهاي ساختماني قابليت حفاري مصالح زمين شناسي به عنوان شاخصي در طبقه بندي آنها به دو گروه سنگ و خاک مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

nمنشا شکل گيري سنگ‌ها و خرده سنگ‌ها

nدو فرايند کوه زايي و کوه سايي در زمين موجب پديد آمدن محصولات سنگي مي‌شود.

n عوامل کوه زايي

nفشارهاي کره مذاب درون زمين را که به پوسته جامد سطح آن وارد مي‌شود را مي‌توان عامل فرايند کوه زايي و خشکي زايي ناميد.

n عوامل هوازدگي يا کوه سايي

nهر يک از چند روندي را که باعث خرد شدن و تغيير شکل مواد سخت سطح زمين و موادي که با جو در تماس هستند، هوازدگي مي نامند. عوامل فرسايش يا هوازدگي به دو گروه فيزيکي و شيميايي تقسيم مي‌شوند.

nهوازدگي شيميايي

nمحصول هيدراتاسيون، انحلال، آبکافت، اکسيداسيون و يا عکس العمل آب‌هاي اسيدي با املاح تشکيل دهنده سنگ هاست.

n هوازدگي فيزيکي

nاين پديده توسط عواملي چون يخبندان، تغييرات حرارت در جو و در نتيجه انبساط و انقباض، نيروي جاذبه زمين، رشد گياهان، باد، جريان آب و عمل جانوران و مانند اينها شکل مي‌گيرد و باعث خرد شدن سنگ‌ها و تغيير شکل آنها به دانه‌هاي ريزتر مي‌شود.

ساختمان شيميايي سنگ‌ها

nسنگ‌ها خود از قسمت‌هاي ساده تري به نام کاني ساخته شده اند. کاني‌ها مواد جامد، طبيعي، معمولا متبلور، غيرآلي، همگن و با ترکيبات شيميايي مشخص اند. تاکنون بيش از ۳۰۰۰ کاني در طبيعت شناخته شده که تنها حدود ۲۴ کاني در سنگ‌هاي پوسته زمين فراوان هستند و آنها را کاني‌هاي سنگ ساز مي نامند.

n طبقه‌بندي شيميايي سنگ‌ها

nچون کانيهاي تشکيل دهنده سنگ‌ها متنوع هستند، بسته به ميزان وجود بعضي ديگر از ترکيبات شيميايي که در آنها است سنگ‌ها را به چهار دسته تقسيم مي‌کنند:

nکربنات‌ها

nسولفات‌ها

nاکسيد‌ها

nسيليکات‌ها

طبقه‌بندي سنگ‌ها از نظر نحوهٔ تشکيل

nسنگ‌ها از نظر نحوهٔ تشکيل به سه گروه زير تقسيم مي‌شوند:

nسنگ‌هاي رسوبي

nسنگ‌هاي آذرين

nسنگ‌هاي دگرگون شده

سنگ‌هاي رسوبي

nبعضي از سنگ‌ها بر اثر ته نشين شدن مواد داخل آب به وجود مي‌آيند. رودها مقدار زيادي مواد را با خود به درياها و درياچه‌ها مي‌برند. اين مواد به دليل سنگيني به ته دريا مي‌روند. روي هم قرار مي‌گيرند و پس از سفت شدن سنگ‌هايي را به وجود مي‌آورند که به آنها سنگ‌هاي رسوبي گفته مي‌شود. سنگ‌هاي رسوبي لايه لايه‌اند که رنگ يا جنس هر لايه با لايه ديگر متفاوت است. سنگ‌هاي رسوبي در کوه‌هاي البرز و زاگرس به فراواني يافت مي‌شوند. ريگ، شن و سنگ‌هاي آهکي نمونه‌هايي از سنگ‌هاي رسوبي هستند.

سنگ‌هاي آذرين

nگروه ديگري از سنگ‌ها بر اثر سرد شدن مواد بسيار داغ به وجود آمده‌اند که قبلاً در زمين بوده‌اند. دماي اعماق زمين زياد است و بعضي سنگ‌ها را ذوب مي‌کند. اين سنگ‌ها در زير يا سطح زمين دوباره سرد مي‌شوند و سنگ‌هايي را به وجود مي‌آورند که به آنها آذرين مي‌گويند. سنگ‌هاي کوه‌هايي مانند دماوند و الوند از نوع آذرين است. سنگ‌هاي آذرين از بلورهاي ريز يا درشت تشکيل شده‌اند.

انواع سنگهاي آذرين

nانجماد ماگما به سنگهاي آذرين ، يا در سطح زمين صورت مي‌گيرد و يا در داخل پوسته زمين ، بنابراين بر حسب اينکه ماگما در کجا منجمد شود دو گروه سنگ آذرين خواهيم داشت.سنگهاي آذرين خروجي: سنگهاي آذريني را که از انجماد ماگما در سطح زمين بوجود مي‌آيد سنگهاي آذرين خروجي مي‌نامند.

nسنگهاي آذرين نفوذي: به آن دسته از سنگهاي آذرين که از انجماد ماگما در داخل پوسته زمين تشکيل مي‌گردد سنگهاي آذرين نفوذي گفته مي‌شود. سنگهاي آذرين نفوذي خود در پوسته زمين به اشکال مختلفي منجمد مي‌شوند که شامل موارد زير مي‌باشند.

لاکوليت‌ها                    سيل‌ها                     دايک‌ها              لوپو                 پاتوليت‌ها                فاکوليت‌ها                    استوک‌ها

nانواع سنگهاي آذرين از نظر رنگ

nسنگهاي آذرين فلسيک يا روشن

nسنگهاي آذرين مافيک يا تيره

nسنگهاي آذرين بينابيني

سنگ‌هاي دگرگون شده

nبعضي از سنگ‌هاي رسويي يا آذرين اگر مدت زيادي در اعماق زمين بمانند، بايد فشار و گرماي زيادي را تحمل کنند. اين سنگ‌ها مانند آجر پخته مي‌شوند و شکل قبلي خود را از دست مي‌دهند و به همين دليل به آنها سنگ‌هاي دگرگون شده مي‌گويند. (مانند سنگ مرمر)

nاستفاده

nسنگ‌ها و کاني‌ها در ساختمان سازي، صنايع، پزشکي و غيره به کار مي‌روند.

سنگ ساختماني

nسنگ ساختماني تاريخچه سنگ يكي از ابتدايي ترين مصالح ساختماني است كه انسان براي ساختن ابزار و پناهگاهها و رفع نياز خود استفاده كرده است . دوره هاي كهن سنگي و پارينه سنگي نشان دهنده دوره هايي است كه در آن كاربرد سنگ بر فلز و ديگر مصالح مقدم مي باشد . آثار خانه هاي از سنگ چيده شده در شمال ايران متعلق به 7000 سال پيش موجود است . در ساختمانهاي سنگي از سنگ لاشه همراه با ملاتهاي گچ و آهك استفاده شده است چنانچه بايد اذعان كرد كه اگرچه سنگ به علت سنگيني و مشكلات حمل و نقل و استخراج تا حدي جاي خود را به مصالحي نظير آجر داده است اما همچنان اهميت خود را در .ساختمانهاي سنگين و سخت نظير پلها ، تونلها بهمن گيرها، ديوارهاي حائل و سنگ چين ها و كرسي چين ها و غير حفظ كرده است خواص عمومي و كاربري سنگها سنگها را به طور كلي از نظر منشاء تشكيل به سنگهاي آذرين ، رسوبي و دگرگون دسته بندي مي كنند . در بررسي خواص عمومي سنگها مواردي مانند مقاومت در برابر كشش ، تحمل فشار ، نفوذپذيري ، انتشار امواج ، پايداري و در نظر گرفتن امتداد لايه بندي و سطوح ضعيف در عمليات كه بايد در اين مورد گفت كه سنگها نوعا داراي سطوحي هستند كه در آنها نيروي چسبندگي و اتصال دانه ها نسبت به لايه هاي ديگر كمتر و يا حداقل است .

nو اين موارد مي تواند از اهميت زيادي در بررسي سنگها برخوردار باشد . در مجموع بايد مقاومت سنگ ساختماني بدون شيار ، رگه ، ترك ، خلل و فرج پوسيدگي و لايه سست باشد و حتي المقدور رنگي يكنواخت داشته باشد بطور كلي سنگ طبيعي را كه داراي مقاومت كافي در شرايط جوي و رنگ جالبي باشد مي توان در عمليات ساختماني و به صورت .سنگ لاشه ، سنگ قواره ، سنگ باربر ، سنگ پلاك ، سنگ درپوش ، سنگ ستون و حتي به صورت ظروف و وسايل سنگي استفاده نمود طرز تهيه سنگها و انواع آن قطعات بزرگ سنگي كه از معدن به دست مي آورند به نام « سنگ قله » معروف است سنگ قله نبايد در زير تيغه برش خرد شود و حتي المقدور بزرگ و قابل حمل باشد سنگ قله را بوسيله ديلم ، دست انفجار و يا برش از معدن جدا مي كنند و بسته به نوع جنس و كاربرد آن در كارگاه بوسيله عمليات مكانيكي آماده كار مي سازند . سنگهاي با كاربرد خشن و باربر را بوسيله تيشه و چكش آماده مي نمايند و سنگهاي تزئيني را ابتدا برش داده و در حين برش شستشو مي دهند تا سنگ را شسته و خاك آن را بگيرند . آنگاه بسته به اهميت و مرغوبيت ، آن را ساب و جلا مي دهند .

nسنگهايي كه در ساختمان .بكارميروند به نامهاي سنگ لاشه ، سنگ قواره ، سنگ بادبر و سنگ پلاك مرسوم مي باشند كه به شرح آنها مي پردازيم يک ـ سنگ لاشه : سنگي است كه شكل خاصي نداشته و به همان صورتي كه از معدن آورده مي شود بكارمي .رود و كاربرد ان در زيرسازي ها ، پر كردن فاصله بين سنگها و كف سازي خشن محدود مي شود دو ـ سنگ قواره : سنگي است كه از سنگ لاشه بدست مي آيد و در كارگاه ساختماني با كمي تيشه كاري ابعاد منظمي يافته و داراي گوشه هاي معين مي گردد از سنگ قواره براي ديوارهاي باربر ، جدول .سازي و كف .سازي هايي كه نياز به كمي نما سازي دارن استفاده مي شود سه ـ سنگ بادبر ( مالون ) : سنگي است كه با تيشه كاري كاملا شكل منظمي يافته و بويژه يك طرف آن شكل صاف به خود ميگيرد .سنگ بادبر را در تونل سازي ، پل سازي ، جدول سازي ، ديوار هاي باربر و غير باربر ، سنگفرش و پله استفاده مي كنند و يكي از عمده ترين كاربردهاي مهندسي سنگ لاشه و مالون بويژه در نقاط كوهستاني اجراي قوسهاي سنگي است كه در پلها ، درگاهها و طاق .زيرين دالانهاي سنگي مورد مصرف قرار ميگيرد چهار ـ سنگ پلاك ( تزئيناتي ) : براي نما سازي در سطوح از سنگ پلاك استفاده مي شود براي تهيه سنگ پلاك سنگ قله را در كارگاه سنگبري به ضخامتهاي مورد نظر برش داده و سپس آن را تا حد جلا و آينه شدن ساب مي دهند . سنگ تزئيناتي ارزان را از تراورتن و سنگهاي گران قيمت را از گرانيت و مرمر انتخاب مي كنند .

nسنگ پلاك را براي تزئينات داخل و خارج ساختمان و در كف ، ديوارپله ، كف پنجره ، كنار و زير ديوار گچي و .وسايل تزئيناتي نظير گلدان ، شمعدان ، جدول و جوي و غيره استفاده مي كنند انواع سنگهاي ساختماني ايراني ،عمده ترين سنگهايي كه در عمليات ساختماني در ايران بكار مي روند عبارتند از : گرانيت ، سنگ سبز توف كوارتزيت ، سنگ آهك تراورتن ، مرمر ، سرپانتين ، ماسه سنگ ، شيست كه به توضيح :مختصري در مورد آنها مي پردازيم گرانيت : از انواع سنگهاي آذرين بوده و بسيار سخت و محكم ، بادوام ، زبر و بسيار جلا پذير است . ساب زدن و ،جلاپذيري از ساب معمولي و نماي سنگي تا مرحله اينه اي امكان پذير است . گرانيت خرد شده را براي تهيه بتن زير سازي جاده و راه آهن و سنگ ساختماني آن را براي بناهاي يادبود ، زيربناي تاسيسات ، تزئينات داخل و خارج ساختمان و كف سازي به كار مي برند . از انواع گرانيت .ساختماني مي توان گابرو ، دياباز ، كه اصطلاحا به ان گرانيت سياه هم مي گويند نام برد كوارتزيت : اين نوع سنگ كه اغلب با سنگ گرانيت نيز اشتباه مي شود داراي وي?گيهاي متفاوت است و از گرانيت سخت تر است اين سنگ با ظاهر زبر و بلوري خود قابل شناسايي است . كوارتزيت را .بخاطر ظاهر ،زبر آن بيشتر در ساختمانهاي ارزان قيمت و روستايي به كار مي برند . رنگ آن بيشتر قهوه اي سوخته ، سرخ .خاكستري و قهوه اي است ماسه سنگ : اين سنگها از نوع رسوبي هستند كه از چسبيدن دانه هاي سيليس به يكديگر به وجود آمده اند . مواد اين سنگ ممكن است ، سيليس ، اكسيد آهن و يا خاك رس باشد . سختي و دوام قطعات اين سنگ بستگي به نوع چسب آن دارد .

nرنگ اين سنگها معمولا خاكستري ، قهوه اي ، سرخ و ارغواني است . ماسه سنگ كاملا سيماني شده را ممكن است كا