خشک کردن سنگ
خشک کردن به معنای رطوبت زدایی در سنگ است. نظریه های مختلفی درباره خشک کردن سنگ قبل از انبار کردن آن ارائه شده است، اما به طور کلی این توافق وجود دارد که روی سنگ بلافاصله بعد از استخراج از معدن راحت تر می توان کار کرد. اثر خشک کردن غیر قابل برگشت است که با آب زدن به سنگ نمی توان آن را مرتفع نمود، مرطوب کردن مجدد سنگ‌ها تنها باعث کاهش مقاومت آنها میشود.
جذب آب سنگ
جذب آب تابع درصد رس و هوازدگی است. همچنین به ساختار حفرات سنگنیز بستگی دارد بطوری که هر میزان حفرات سنگ به هم پیوسته تر باشند جذب آب بیشتر خواهد بود. جذب آب به صورت وزن آب جذب شده به وزن خشک نمونه تعریف می شود. سنگهای با جذب آب بالا در برابر هوازدگی های فیزیکی حاصل از چرخه های انجماد و ذوب آب و تبلور نمک بیشتر مستعد هستند. یکی دیگر از پدیده هایی که جذب آب روی آن تأثیر دارد شوره زدگی نمک است که باعث ظاهری نامناسب در سطح سنگ می شود. می‌توان بیان کرد که رطوبت یک فاکتور مهم در سایش سنگهای متخلخل و نیمه متخلخل است. همچنین می‌توان نشان داد که همبستگی بالایی بین جذب آب با دوام وارفتگی، سرعت امواج صوتی و ویژگی های مهندسی سنگ ها وجود دارد. مقدار جذب آب رابطه معکوس با دوام سنگ ها دارد بنابرین می توان به عنوان یک پارامتر برای تخمین و ارزیابی دوام از آن استفاده کرد.
تخلخل سنگ
بر روی اهمیت تخلخل در کیفیت سنگ ساختمانی تأکید فراوان شده است، تخلخل سنگ روی عملیات فرآوری، برش سنگ و همچنین مقاومت در برابر انجماد و ذوب آب و انحلالی که سنگ می تواند تحمل کند تأثیر دارد، تخلخل برای ارزیابی و تعیین مقاومت، دوام و همچنین مقدار جذب آب و نحوه انتقال آن در مصالح ساختمانی می تواند بسیار مفید باشد. با افزایش مقدار تخلخل به ویژه تخلخل مؤثر، سنگ در برابر عوامل هوازدگی مانند انجماد و ذوب آپ، تبلور نمک و… آسیب پذیرتر خواهد بود، اثر اسید سولفوریک و اسید نیتریک که حلال های مهمی برای سنگ های ساختمانی به ویژه کربنائه ها هستند با افزایش مقدار خلل و فرج موئینه بیشتر میشود. تحقیقات بر روی ماسه سنگ‌ها نشان داد که تخلخل مهمترین فاکتور در هوازدگی آن‌هاست. در جدول زیر مقدار تخلخل و دانسیته بعضی از سنگ های متداول آورده شده است.
مقاومت مکانیکی سنگهای ساختمانی
فاکتورهای که روی رفتار تغییر شکل و گسیختگی سنگ تأثیر دارند به دو دسته عوامل درونی مانند ترکیب کانی شناسی و بافت و عوامل بیرونی مانند شرایط دما و فشار حاکم بر محیط تقسیم می‌شوند. از آنجایی که انجماد و ذوب آب و تبلور نمک باعث ایجاد فشار در حفرات سنگ میشود در نتیجه آنهایی که مقاومت مکانیکی بالایی دارند در برابر این عوامل دوام بیشتری خواهند داشت. برای اهداف معمول ساختمانی، مقاومت تراکمی تک محوری ۳۵ مگاپاسکال رضایت بخش است که مقاومت اکثر سنگ‌هایی که در ساختمان ها استفاده می‌شوند بیشتر از این مقدار است. سنگ‌هایی با مقاومت فشاری و مدول یانگ بالا دارای دوام بالاتری نیز هستند. در جدول زیر دامنه مقاومت بعضی از انواع سنگ های مهم بر اساس مقاومت فشاری تک محوری نشان داده شده است.
دانسیته سنگ ساختمانی
دانسیته به عنوان نسبت جرم سنگ به حجم آن میباشد که شامل حجم حفرات آن نیز میشود و به دانسیته با افزایش تخلخل و درجه هوازدگی کاهش می یابد. تغییرات دانسیته یکی از نشانگرهای بسیار خوب برای کیفیت سنگ است. دانسیته همچنین در جلاپذیری سنگ از اهمیت بالایی برخوردار است به طوری که سنگ هایی با دانسیته کمتر ازg/cm2 ۱/۵ جلای مناسبی نمی پذیرند و آنهایی که دانسیته بالاتر از g/cm2۲/۲ به خوبی جلاپذیرند. در جدول زیر دانسیته بعضی از سنگ های متداول آورده شده است.
سختی سنگهای ساختمانی
سختی لزوما یکی از مشخصات اساسی سنگ نما نیست اما با این حال لازم است تا در جاهایی که سنگ در معرض سایش مانند کف ساختمانها، پله ها، آستانه درها و سنگفرش خیابان ها است، مورد توجه قرار گیرد. سختی تابعی از عوامل ذاتی سنگ مانند نوع کانیها، ابعاد دانه‌ها، چسبندگی مرزی کانیها، مقاومت و رفتار الاستیک و پلاستیک سنگ می باشد. ترکیب و اندرکنش این عوامل تعیین کننده سختی یک سنگ است. در جدول بالا دامنه سختی موس بعضی از انواع سنگ های متداول آورده شده است.
ترکیب کانی شناسی سنگهای ساختمانی
کانی‌های تشکیل دهنده سنگ علاوه بر اینکه نقش مهمی در میزان پایداری و مقاومت سنگ ها دارند، ویژگیهای حرارتی سنگ ها را می توانند کنترل کنند. علاوه بر این، بعضی از سنگ‌ها به دلیل داشتن کانی های مضر و ناپایدار، بعد از مدتی با توجه به شرایط محیطی که سنگ در آن به کار برده شده است تجزیه و هوازده می شوند، در نتیجه موجب تغییر رنگ در سطح سنگ به شکل نامطلوبی میشود. فلینت یا چرت، میکا، پیریت و ترمولیت از مهمترین کانی های مضر هستند. فلینت یا چرت اشاره به شکل های آمورف سیلیس دارد که قطعاتی را در بسیاری از سنگ آهک‌ها تشکیل می دهد. در صورت وجود این کانی چند مشکل ممکن است به وجود آید. اول اینکه فلینت خیلی سخت تر از کانی های همراه آن است و هنگام برش مشکلاتی را به وجود می آورد. دوم اینکه در برابر هوازدگی خیلی مقاوم است لذا باعث ایجاد ظاهری آبله رو در سطح هوازده ستگ میشود. سوم اینکه وقتی سنگ در معرض هوازدگی قرار می گیرد احتمالا از قسمتی که چرت وجود دارد ترک بر میدارد میکا به وفور در بسیاری از گرانیتها، کنایس ها و ماسه سنگ ها وجود دارد. برای گروه گرانیت این کانی جزء مضری به شمار نمی آید مگر آنکه تجمع موضعی ایجاد کرده باشد که در این صورت ظاهری نامناسب به سنگ خواهد داد. در گنابس‌ها خیلی کم پیش می آید که میکا مضر باشد مگر اینکه مقدار آن به حدی زیاد باشد که یک ساختار شبستی به وجود آید و باعث مزاحمت در برش آن به ابعاد مناسب شود. در ماسه سنگ‌ها اگر میکا کم و دارای توزیع پراکنده باشد ضرری ندارد اما اگر مقدار آن زیاد و در امتداد لایه بندی تمرکز یافته باشد باعث خردشدگی سنگ در این نقاط بر اثر چرخه های متوالی انجماد و ذوب آب خواهد شد. پیریت کانی مضر دیگری در بعضی از سنگهای ساختمانی است که بر اثر هوازدگی به علت اکسیداسیون و آبگیری به لیمونیت تبدیل می شود. مقادیر اندک این کانی با توزیع پراکنده، آسیب به سنگ نمیزند اما اگر مقدار آن زیاد باشد یا اینکه به صورت متمرکز وجود داشته باشد، تغییر پیریت به لیمونیت باعث ایجاد حفرائی در سنگ می شود، گرانیت‌هایی که دارای کانی های سولفیدی مانند پیریت و گارنت‌های آهن دار هستند در اثر واکنش با اکسیدهای گوگرد و نیتروژن باعث ایجاد لکه هایی در سطح سنگ می شوند که از زیبایی آنها می کاهد. با تجزیه پیریت طبق رابطه زیر مقداری اسید سولفوریک تشکیل می شود که اگر سنگ حاوی کربنات باشد مورد تهاجم اسید تولید شده قرار می گیرد
2FeS4 + 702 + 2H20 = 2FeSO4 + 2H2S0
نرمولیت یک کائی نوع آمفيبول است که در برخی از سنگهای دگرگونی وجود دارد. این کانی در صورت قرار گرفتن در معرض هوازدگی به کانی‌های رسی تبدیل میشود. این مواد ثانوی به آسانی قابل شستشو بوده، در نتیجه حفره هایی در سطح سنگ به وجود می آید که باعث به وجود آمدن ظاهری نامناسب در سطح سنگ می‌شوند.
هوازدگی سنگ ساختمانی
هوازدگی عبارت از تغییراتی است که در سنگ برای سازگار شدن با محیطی که در آن قرار گرفته است، گفته میشود پایداری سنگ ها در برابر هوازدگی به ویژگیهای شیمیایی، کانی شناسی و پتروفیزیکی آنها بستگی دارد هوازدگی توسط خردشدگی فیزیکی، تجزیه شیمیایی و فعالیت‌های بیولوژیکی صورت می‌گیرد که این فرآیندها موجب ضعیف شدن فابریک سنگ و توسعه سطوح ضعف و نتیجنا شکسته شدن و تخریب سنگ می‌شوند. هوازدگی منجر به کاهش دانسیته و مقاومت و افزایش تغییر شکل پذیری سنگ‌ها میشود. سنگ هایی که تخلخل بالاتری دارند بیشتر مستعد هوازدگی هستند. همچنین سطح ناهموار سنگ ها در مقایسه با سطح صاف و جلادار بیشتر مستعد هوازدگی هستند علاوه بر این سطح جلادار سنگ ها نسبت به آنهایی که سطح ناهمواری دارند دارای دوام بیشتری در برابر هوازدگی هستند، پدیده هوازدگی را همیشه نباید پدیده مخربی به حساب آورد، حتی گاهی ممکن است باعث بهبود ظاهر سنگ نیز شود. عوامل اصلی هوازدگی سنگهای ساختمانی را به سه دسته عوامل شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی تقسیم کرد که در جدول زیر آورده شده اند. عوامل هوازدگی باعث تغییرات سریع در ویژگیهای پتروفیزیکی سنگ‌ها و در نتیجه محدود کردن دوام آنها می شود.
نوع و سرعت هوازدگی در اقلیم های مختلف با هم متفاوت است. در مناطق گرم و مرطوب هوازدگی شیمیایی و بیولوژیکی بیشتر از هوازدگی فیزیکی رخ می دهد، در صورتی که در مناطق گرم و خشک هوازدگی فیزیکی غالب تر است.
شوره زدگی سنگ‌ها
از واژه شوره زدگی برای توصیف نمکهای موجود در سطح سنگ و همچنین تشکیل پلور در درون خلل و فرج أن استفاده میشود. نمکها به علت تبخیر ممکن است در سطح سنگ تشکیل بلور دهند (شوره زدگی سطحی و چنانچه تېخیر در زیر سطح سنگ رخ دهد بلورهای نمک در داخل سنگ تشکیل می شوند (زیر شوره زدگی)، زیر شوره زدگی اثرات تخریبی شدیدتری نسبت به شوره زدگی سطحی روی سنگ ها دارد. لكه ها و حاشیه‌های سفید رنگ روی سطح سنگ باعث ایجاد یک نمای نامناسب میشود که این پدیده بیشتر در مناطق گرم و خشک و آلوده شهری اتفاق می افتد وجود دی اکسید نیتروژن با آهن باعث افزایش شوره زدگی در سنگ میشود.
