دانلود مقاله سنگ های ساختمانی

اختصاصی از نیک فایل دانلود مقاله سنگ های ساختمانی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

سنگ های ساختمان :
هنوز تئوری کاملی برای اختلاف در تشکیلات ساختمانی سنگ ها داده نشده است. سنگ ها عهده دار ترکیب پوشش پوسته کره زمین بوده اند. تعییر حالت سنگ ها که دینامیک نامیده می شود قسمتی از شیمی پوشش است. توسعه شیمی تجزیه ای و ساختار مصنوعی بی اندازه در رشد سنگ شناسی موثر بوده است. نزدیک شدن شیمی- فیزیک به یکدیگر به تشخیص سنگها وانتهاب ورده بندی آنها کمک می‌کند.
موارد علمی فوق باعث شده است کمتر ساختمان معاصر به علت عدم شناخت مصالح سنگی خراب شود. مقاومت وسائیدگی سنگ وساختمان میکروسکوپی مخصوص ومطالعه سیمای سنگها کمک زیادی برای احداث جاده و ساختمان می‌باشد.
مصالح سنگی که در ساختمان ها و راه ها بکار برده می شود مثل، شن و ماسه رودخانه سنگ معدن و گاهی سرباره های کوره بلند ذوب آهن وصخره های طبیعی‎؛ به صورت توده های بزرگ در طبیعت و به وفور وجود دارند که تحت تاثیر عوامل جوی به صورت ریز و قلوه و شن و ماسه تبدیل شده اند. قبل از پراکندگی انتخاب در پس ستون و سد و موج شکن باید از نظر مقاومت در برابر فشار و یخ بندان وسایش اطلاعات دقیقی بدست آورد.
زمین شناسان صخره های طبیعی را به سه طبقه آذرین-رسوبی-متامورفیک(دگرگونه) تقسیم کرده اند. تا امروز 400 هزار نوع سنگ دسته بندی شده اند.
سنگها از نظر مقاومت نسبت به یخ بندان به ده درجه (10-20-25-35-50-100-150-200-300-500) در جه تقسیم می شود. درجه 500 از همه مقاومتر است و قبل از مصرف هر سنگ مساله مقاومت در مقابل یخ بندان محلی کنترل می شود. سنگها از نظر مقاومت به گروههای( 4-7-10-15-25-35-50-100-150-200-300-400-500) kg/cm2 تقسیم شده اند.
سنگهای آذرین
این سنگها به صورت کریستال از سرد شدن توده مذاب آتشفشانها (ماگما) بوجود آمده اند و به سه گروه اسیدی، نیم اسیدی روشن 66%-55% سیلیس و آذرین بازی تیره رنگ که کوارتز آزاد و 55% سیلیس دارند تقسیم می شود. این سنگها مقاومت کلی بالایی دارند.

سنگهای رسوبی
این سنگها از رسوب ذرات حاصل از تجزیه صخره های مانده ازدریاها واقیانوس ها و بقایای معدنی موجودات دریایی یا از کریستالیزه شدن مواد معدنی محلول مذاب بدست می آینداغلب مقاومت ضعیفی دارند.
سنگهای رسوبی با توجه به موادی که دارند به سه گروه تقسیم می شوند:
1-سنگها آهکی( مثل گچ، سنگ آهک، دولومیت وغیره)
2-سنگهای سیلیسی (ماسه سنگ، سنگ چخماق وغیره)
3-سنگهای رسی(سنگهای رسی و شیل)
بدیهی است هر یک از این سه ردیف با هم مثلا 1و2 ماسه آهکی تشکیل می‌دهند.
سنگهای دگرگونی
از دگرگونی سنگهای آذرین یا رسوبی تحت عوامل جوی، حرارتهای زیاد، فشار،بافت اصلی رسوبی یا آذرین متفاوت تشکیل شده اند وعموما بافت کریستالی دارند.مقاومت ا غلب آنها بالاست.
1-سرباره ها؛ به عنوان مواد راهسازی مصرف دارد و در ایران به سیمان اضافه می کنند ومشابه مواد سنگهای آذرین هستند. بافت آنها از حالت شیشه ای تا لانه زنبوری متفاوت است.
مواد سرباره درمقایسه با مواد طبیعی یکنواخت ومناسب تر است. بطور کلی سرباره های کوره بلند آهن و حاصل از ذوب مس و قلع را نیز میتوان در عملیات راهسازی استفاده کرد.
در راهسازی ساختمان داخلی سنگ از نظر زمین شناسی مورد نظر نبوده و مشخصات فیزیکی و طبقه مربوطه مهم است. در این کار از سرباره ها، سنگهای مصنوعی مختلفی درست می کنند که مصرف راهسازی و سیمان سازی دارد.
2-گروه بازالت؛ این سنگ جزء سنگ های آذرین بیرونی است ونوع بازی آن دارای دانه های ریز می‌باشد. سنگ دیوریت نیز از گروه بازالت است.
معادن مربوط در 3 کیلومتری رودهن که سیاه و متراکم است یافت می شود. در دماوند نیز بازالت قهوه وجود دارد. در مسیر جاده تهران قم از این نوع معادن یافت می شود.
3-گروه فلمنت: رنگ آن از سفید تا سیاه متغیر و وزن مخصوص آن کم واغلب به صورت شن دیده می شود. سنگ چخماق از این گروه می‌باشد.
4-گابرو؛سنگهای آذرین بازیک درشت دانه جزء این دسته می‌باشد. فلدسپاتها جز مواد متشکله آنها است. رنگ این سنگها معمولا تیره وبه علت داشتن مواد آهنی ومنگنز، وزن مخصوص بالایی داشته و بدین علت جز مهمترین مصالح راهسازی هستند.
دیوریت بازیک هم جز این دسته است. گابرو در مبارک آباد پلور دارای الیوین ومیکای سیاه پیدا می شوند گابروی کرج پیروکسن دارد وکمرت بازیک است. در الوند همدان نیز گابرو وجود دارد.
5-گروه گرانیت؛ جزء سنگ های آذرین اسیدی ونیم اسیدی دانه دشت می باشند. مهمترین اجزا متشکله کوارتز بوده، میکا پیروکسن وآمفیبول در بافت آنها یافت می شوند.
6-گروه گریتستن؛ با دانه های درشت یا متوسط، رسوبی سیلیسی هستند. توده محکمی دارند وزن مخصوص آنها کمتر از 80/2 نبوده و با سنگهای ماسه سنگ در راه سازی استفاده دارند.
7-گروه هورن فلس؛ خرده سنگهای دگرگونی ،حرارتی ومتوسط دانه بوده وتیره رنگ هستند.
8-گروه سنگ آهک؛ سنگهای رسوبی مثل دولومیت وسنگ مرمر عمدتا از کربنات کلسیم و منیزیم با رنگ روشن و دانه های ریز هستند و دارای وزن مخصوص متوسط و مصرف راهسازی دارند.

9-گروه پرفیری؛ خرده سنگهای آذرین بیرونی با اختصاصات آتشفشانهای قدیمی و سنگهای اسیدی و نیم اسیدی دانه ریز می‌باشد و به گروه گرانیت شباهت دارند.
10-گروه کوارتزی؛ سنگهای سیلیسی یا دگرگونی از کوارتز تشکیل شده اند. دانه های ریز یا متوسط دارند، وزن مخصوص متوسط و رنگ روشن و مصارف راهسازی دارند.
11-گروه شیست؛سنگهای متورق، در کارهای ساختمانی غیرقابل مصرف می باشند.
تهیه مصالح سنگی
مرغوبیت مصالح در مقابل فشار ساییدگی وصیقلی شدن،بستگی به نوع وخواص سنگ داشته از طرفی روش تهیه مصالح سنگی در مرغوبیت آنها موثر است.
اکثر در معادن، یک قشر رویه نامرغوب باران اسیدی خورده وجود دارد که باید به علت روشن نبودن فصل مشترک قسمت رویی را حذف کرد. درانفجارات بطور دستی مصالح وتکه های نامرغوب را جدا می کنند با وجود این مقداری از آنها وارد سنگ شکن می شود.
با عبور دادن از سرندهای مخصوص می شود زوائد را حذف کرد و رس موجود را شست. اندازه دقیق سوراخ های سرند به جنس لایه بستگی داشته و معمولا در هر مورد متفاوت است.
مصالح شکسته هم از لحاظ استحکام وهم در مورد خواص فیزیکی بی اندازه اهمیت دارند در مقابل مصالح مناسب متورق یا دراز نباید مصرف شوند. شکل مصالح شکسته ،طبق مطالعات، به جنس سنگ ونوع سنگ شکن، مربوط می شود. چنانچه نسبتها یعنی اندازه دانه ها در آخرین مرحله شکست بیشتر از 4:1 نباشد جنس معدن هر چه باشد معمولا شکل مصالح شکسته با مشخصات وفق می‌دهد. مثلا برای تهیه دانه یک اینچ، 4 اینچ بیشتر ریخته نشود. برای 8/3 نباید بیشتر از ½ 1 اینچ وارد دستگاه کرد. البته نسبت کاهش را در بعضی معادن می شود با مطالعه تغییر داد.
نوع دانه بندی معمولا بسته به کاربرد دارد. در عمل اول مصالح شکسته را جداگانه کپه می نمایند و در اندازه های زیر مرتب می کنند

سپس با توجه به دانه بندی آنها را مخلوط می کنند.
مصالح به سه اندازه از سنگ شکن خارج می شوند که عبارتند از: ریز دانه
8-0 میلیمتر متوسط 16-8-میلیمتر درشت دانه 26-16 میلیمتر،چنانچه این مصالح را در کارخانه آسفالت بریزند، بایداندازه سرندهای کارخانه، از بالا به پایین، به ترتیب :26،16،8 میلیمتر باشند. البته با توجه به شرایط کار می توان اندازه سرند میانه و زیرین را تغییر داد.
چنانچه دانه بندی وسط حدود مشخصات فوق را بخواهند بکار ببرند عملا تهیه صددرصد دقیق دانه بندی فوق در حجم زیاد مقدور نیست لذا تجاوز تا 5% از دانه بندی مجاز شناخته شده است.
بدیهی است اگر اندازه سرواخ ها و سطح سرند مناسب انتخاب شده باشد دانه بندی مورد نظر بدست می آید. اگر موارد زیر مراعات نشود اشکال ایجاد می شود:
1-سرند بالایی پاره شده و دانه های بزرگ وارد شوند.
2-سنگ ومعدن آلوده به گل و لای یا قشر سست باشد ریزدانه ها وارد شده و دانه بندی را به هم می زنند.
3-چنانچه ارتعاش سرند یا شیب آن مناسب نباشد مصالح فرصت عبور نداشته خارج می شوند در این حالت سه صورت پیش می آید.
1-3- در صورتی که حالت 3 مربوط به سرند فوقانی باشد قسمت عمده مصالح شکسته هدر می رود و باید دوباره به سنگ شکن برگردد.
2-3-چنانچه حالت فوق مربوط به سرند میانی باشد مقدار زیادی مصالح ریز وارد قسمت متوسط دانه می شوند و دانه بندی را به هم می زنند.
3-3 چنانچه این حالت مربوط به سرند زیر باشد مصالح روی هم جمع شده، مخزن ریز نمی تواند جوابگوی عملکرد کارخانه باشد و مرتب باید صبر نمود تا مخزن ریزدانه پر شود.
4-چنانچه مصالح روی سرند ها بیش از مقدار ریخته شود عمل سرند با اشکال مواجه می گردد دراین حالت ریزدانه ها وارد مخازن می شوند.
نمونه برداری از مصالح سنگی
باید سعی شود نمونه از کلیه قسمت های برداشته شود یعنی:نمونه ،جامعه وکلی باشد .توصیه می شود نمونه ها را از معادن یا کپه های مصالحی از نقاط مختلف برداشت وحاصل را خوب به هم زد وچهار قسمت کرده دو قسمت را با هم مخلوط کرده و برداشت. باز چهار قسمت کرده دو قسمت مقابل را برداشت و بقیه را دور ریخت. این عمل را در آزمایشگاه دستگاهی به نام Quarter انجام می‌دهد ونمونه ها را به دو قسمت مساوی تقسیم می‌کند.
دانه بندی
تعریف دانه بندی مصالح سنگی عبارت است از تعیین درصد وزنی دانه های یک اندازه از کل مخلوط نتایج این کار در راهسازی و ساختمان کاربرد وسیع دارد.
برای این کار توسط دستگاه کوارتر 4 بخش کن مقدار مناسبی از مصالح برداشته و روی الکها ریخته و حدود دو دقیقه و بیشتر تکان می دهند. این الکها از بالا به پایین درشت تا ریز هستند.
طرز عمل
چون برای هر طرح راهسازی نوعی دانه بندی مخصوص احتیاج است. ابتدا با توجه به نوع مشخصات الکهای مورد نیاز را باید مشخص کرده و روی هم چید. بدیهی است الکها از بالا به پایین مواد درشت تر را رد می‌کند. پس از 2 دقیقه تکان دادن آنقدر این عمل را ادامه می دهند تا تمامی مصالح درجه بندی و الک شوند.
وزن دانه های انده روی الک را تعیین و در جدولی نظیر جدول شماره 29 ثبت می کنند.
مصالح شستشو داده شده روی الک 200 را که بالای الک مانده وخشک وتوزین می کنند تفاوت این وزن با وزن اولیه وزن مواد رد شده از 200 می‌باشد. پس از خشک کردن آنها را دانه بندی نموده حاصل توزین را به روش خشک در جدول یادداشت می می کنند بعد از محاسبه دانه بندی مصلاح را توزین وگزارش می کنند.

در ساختمان و راهسازی موارد زیر مصرف دارند:
1-پی سازی؛
2-لاشه سازی و کرسی چینی؛
3-بنا سازی؛
4-پلاک برای قرنیز و دیوار سازی داخلی؛
5-پله سازی؛
6-قرنیز وکتیبه؛
7-دانه بندی های سبک ومتوسط وسنگین در بتن؛
8-سنگهای ترکیبی و چسبی
تاریخچه سنگ های ساختمانی :
سنگ ساختمانی تاریخچه سنگ یکی از ابتدایی ترین مصالح ساختمانی است که انسان برای ساختن ابزار و پناهگاهها و رفع نیاز خود استفاده کرده است . دوره های کهن سنگی و پارینه سنگی نشان دهنده دوره هایی است که در آن کاربرد سنگ بر فلز و دیگر مصالح مقدم می باشد . آثار خانه های از سنگ چیده شده در شمال ایران متعلق به 7000 سال پیش موجود است . در ساختمانهای سنگی از سنگ لاشه همراه با ملاتهای گچ و آهک استفاده شده است چنانچه باید اذعان کرد که اگرچه سنگ به علت سنگینی و مشکلات حمل و نقل و استخراج تا حدی جای خود را به مصالحی نظیر آجر داده است اما همچنان اهمیت خود را در .ساختمانهای سنگین و سخت نظیر پلها ، تونلها بهمن گیرها، دیوارهای حائل و سنگ چین ها و کرسی چین ها و غیر حفظ کرده است خواص عمومی و کاربری سنگها سنگها را به طور کلی از نظر منشاء تشکیل به سنگهای آذرین ، رسوبی و دگرگون دسته بندی می کنند .
سنگ تزئینی، سنگی است طبیعی که در اندازه مشخص انتخاب، تراش و یا برش خورده باشد. به معنای وسیع کلمه، اصطلاح سنگ تزئینی شامل سنگها در هر شکل می باشند که به طور مستقیم و پس از برش، سائیده شدن و صیقل کاری در نماهای داخلی و خارجی ساختمانها به کار می روند. در زبان لاتین این اصطلاح به اسامی زیر معروف می باشد.
Facing Stone, Cut Stone, Dimention Stone, Tom Stone, Curb Stone, Decorative Stone, Monumental Stone, Facing Slab, Ornament Stein, Baustein, Lerochesornamentales.
سنگهای تزئینی از نظر سنگ شناسی به یکی از گروههای سنگ آذرین، دگرگونی و یا رسوبی اختصاص دارند و شامل انواع مرمر، مرمرمیت، چینی، کنگلومرا، تراورتن، ماسه سنگ، گرانیت، دیوریت، سینیت، گابرو و بعضی موارد کم اهمیت تر می باشند.
1ـ ویژگیهای فیزیکی سنگ های تزئینی
انواع سنگهای تزئینی بر حسب خصوصیات فیزیکی خود شناخته می شوند. این خصوصیات عمدتاً عبارتند از:
● سختی
دامنه سختی سنگهای تزئینی بسیار زیاد است. این دامنه از پائین ترین درجه سختی(تالک) گرفته تا به بالاترین درجه سختی(سنگ گرانیت که حتی از فولاد نیز سخت تر است) می رسد. میزان سختی در قیمت تمام شده سنگ موثر است.عموماً‌هر چه سنگ سخت تر باشد، استخراج، برش و صیقل کاری قطعات آن ،زمان و هزینه بیشتری را در بر خواهد داشت.
● رنگ
رنگها هر کدام زیبایی و جلوه ای خاص به اشیاء می دهند و مسلماً بشر در انتخاب خود، علاوه بر استحکام، خاصیت و سهولت کاربرد، به ظاهر امر نیز توجه خاص مبذول می دارد. ساختمانها به جهت رنگ نمای بیرون آنها، به زیبایی شهر می افزایند. در این خصوص معمولاً رنگهای روشن بر رنگهای تیره و کدر برتری دارند. ناگفته نماند که رنگ نمای بیرون ساختمانها که ناشی از نوع مصالح بکار گرفته شده (سنگی و یا غیرسنگی) می باشد، خود تحت تأثیر عوامل جوی قرار دارد. آب باران می تواند کانیهای موجود سنگ نما را تحت تأثیر شیمیایی قرار داده و رنگ آن را تغییر دهد.
● میزان تخلخل
تخلخل در اثر نفوذ آب باران به داخل حفره های سنگ (این حفره ها خود غالباً تحت اثر شیمیایی محلولهای طبیعی بر روی بعضی از کانیهای موجود در سنگ به وجود می آیند) و انجماد آن بیشتر می شود. در هوای صفر درجه زمستان، آبی که به داخل خلل و فرج سنگ (و یا بعضاً به پشت سنگ نما) نفوذ می نماید، منجمد شده و موجب می گردد که در سنگ ترکهای عمده ای ایجاد گردد. این ترکها به مرور زیادتر شده تا اینکه موجب افتادن تمام و یا قطعه ای از سنگ نما می گردد.

●مقاومت
مقاومت سنگ، تحت تأثیر عوامل مختلفی از قبیل هوازدگی، سرما، گرما و آتش سوزی، دائماً تغییر می یابد. همچنین عوامل مربوط به هوازدگی بعضاً شیمیایی می باشند. این عوامل می توانند گازهایی نظیر SO2 ،O2 و CO2باشند. در شهرها که حضور چنین گازهایی به وفور در هوا وجود دارند.سنگهای نمای ساختمانی بیشتر تحت تأثیر آنها مقاومت خود را از دست می دهند. برخی عوامل هوازدگی (نظیر انجماد و ذوب آب داخل حفره های سنگ، خاصیت رنگبری و اثر گرمایی نور خورشید) به صورت فیزیکی سنگ را تحت تأثیر قرار می دهند. لازم به توضیح می باشد که عوامل هوازدگی شیمیایی و فیزیکی تواماً عمل می کنند و غالباً سبب تغییر رنگ، شکسته شدن و جدا شدن سنگ از بنا می شوند. اضافه می شود که سنگهای آهکی در مناطقی که بارندگی زیاد بوده و گازکربنیک موجود در فضا بیش از اندازه باشد، برای نمای خارجی ساختمانها چندان مناسب نمی باشد(بویژه انواع تراورتن ها).
"شستوپروف" انواع سنگهای قابل برش مورد استفاده برای مصارف گوناگون را به شرح زیر پیشنهاد کرده است:
● سنگ روکار بناها
آهکهای متراکم، ماسه سنگ، مرمرهای الوان، توفهای آتشفشانی، گرانیت، سینیت، دیوریت، لابرادوریت، گابرو، بازالت، و سایر سنگهایی که با شرایط ساختمانی سازگاری داشته باشند.
● سنگ مورد استفاده در دیوارها
آهک، دولومیت، ماسه سنگها، سنگ گچ، توفهای آتشفشانی.
●سنگ نمای داخل بناها
مرمهای صیقل پذیر، سنگ گچ، توف، برش، کنگلومراهای با سیمان کربناتی
سنگهای مورد استفاده برای مصارف خاص صنعتی به صورت زیر تقسیم بندی می شوند.
●سنگهای مقاوم در مقابل حرارت
سنگ صابون(تالک، تالک شیست)، توف، آندزیت، بازالت، دیاباز.
● سنگهای مقاوم در مقابل اسیدها
گرانیت، دیوریت، کوارتزیت، ماسه سنگهای سیلیسی، آندزیت، تراکیت، بازالت، دیاباز، فلسیت.
●سنگهای مقاوم در برابر قلیائیها
آهکهای متراکم، دولومیت، منیزیت، ماسه سنگهای آهکی.
● سنگهای مورد استفاده برای پله های خارجی بناها
مرمر، گرانیت، لابرادوریت.
2ـ رده بندی علمی انواع سنگهای تزئینی و نما
سنگهای مناسب جهت تولید سنگ نما و تزئینی تحت عناوین کلی زیر طبقه بندی می شوند:
الف ـ سنگهای رسوبی
● کنگلومراها و ماسه سنگها
کنگلومراها در صورتی که به صورت لایه ای ضخیم باشند و به طور کامل نیز سیمانی شده باشند، امکان دارد که به عنوان سنگهای تزئینی بسیار جالبی مورد استفاده قرار گیرند. در صورتی که عناصر کنگلومراها از قطعات آهکی بوده و زمینه سیمانی آنها نیز آهکی باشد و بین رنگ قطعات و سیمان زمینه تباین مناسبی وجود داشته باشد، این گونه کنگلومراها ایده آل تر خواهند بود. در صورتی که عناصر اصلی سنگهای مزبور دارای کیفیت و خواص متفاوت باشند (مثلاً برخی عناصر سیلیسی و برخی نیز آهکی باشند و یا عناصر سازنده سیلیسی و زمینه یا سیمان آهکی باشد)، عمل برش با اشکالاتی مواجه خواهد بود.
ماسه سنگها نیز در صورتی که ضخیم لایه باشند و عناصر آنها آهکی بوده و یا توسط سیمان آهکی کاملاً به یکدیگر سیمانی شده باشند، احتمالاً به صورت یک سنگ ساختمانی قابلیت کاربرد دارند. این چنین سنگهایی به ویژه به صورت مالن به کار می آیند.
● سنگهای آهکی یا دولومیتی
سنگهای آهکی عمده سنگهای ساختمانی و تزئینی را تشکیل می دهند. خصوصیات بارز آنها به طور خلاصه عبارتند از: سختی مناسب، قابلیت ساب و برش بالا، تنوع رنگها، مقاومت خوب، قابلیت استخراج آسان.
● تراورتن(Travertine)
تراورتن ها محصول چشمه های آهک ساز قدیمی هستند. از بین آنها، تراورتن های سفید که رگه های رنگی و خلل و فرج یکنواخت داشته باشند، از مرغوبیت بیشتری برخوردارند. تراورتن های کرم رنگ که ناشی از وجود رنگینه های (Pigments) پراکنده اکسید آهن در متن سنگ می باشند، از مرغوبیت کمتری برخورداند. تراورتن های رنگی که بر حسب درصد آلودگی به رنگینه های اکسید آهن به رنگهای قرمز، گردویی، لیمویی و غیره دیده شوند و دارای نقشهایی که ناشی از اختلاف میزان آلودگی اکسیدآهن در لایه های مختلف تراورتن می باشد، ظاهر بسیار زیبا و جذابی دارند. به طور کلی، در بازارهای جهانی، تراورتن های رنگی در شرایط فعلی دارای قیمت و بازار مناسبی می باشند.تراورتن به دلیل داشتن مقاومت قابل قبول، برش
پذیری و صیقل پذیری ایده آل، شرایط استخراجایده آل، زیبایی ظاهر، وجود تخلخل جهت چسبیدن کامل به ملات و خصوصاً ارزان بودن نسبت به سایر سنگها، از جمله پرمصرف ترین سنگهای ساختمانی به شمار می رود.
● مرمر(Marble)
مرمرها نیز نظیر تراورتن در نتیجه عملکرد چشمه های آبگرم آهک ساز، به وجود می آیند. معمولاً مرمر به صورت لایه هایی در میان لایه های تراورتن دیده می شود. در فرایند عملکرد چشمه های آبگرم، اگر افت دمای آب کند باشد، آراگونیت و اگر افت دما به تندی صورت گیرد، تراورتن تشکیل می گردد. در ایران بهسنگی که از آراگونیت حاصل می شود، مرمر گفته می شود که نام تجاری انواع رنگی آن انیکس می باشد. مرمر حاوی رنگهای سبز، لیمویی، زرد و غیره است که پس از سایش به صورت یک سنگ تزئینی لوکس جلوه می کند. * زمینه های مصرفی عمده مرمر عبارتند از پوشش دیوار سرویسهای لوکس، دکوراسیون داخلی ساختمان، مجسمه سازی و میزهای سنگی.
در ایران معادن اسفند و تلنگویه سیرجان، ده رستم کرمان، آب باریک، ،زرشهر، عباس آباد جلفا و چند معدن دیگر از جمله معادن بالقوه در کشور می باشند. در حال حاضر دورک یا بورق و سفیدکوه استان یزد و معدن موته، به صورت فعال مورد
بهره برداری قرار دارند.
ب- سنگهای آذرین
● گرانیت ها(Granite)
گرانیت ها از جمله سنگ های آذرین هستند که در دهه های اخیردر بازارهای جهانی به عنوان یک سنگ تزئینی لوکس و گران قیمت مطرح گردیده اند. این نوع سنگها از نظر سختی زیاد، شفافیت و زیبایی خیره کننده حائز اهمیت می باشند. گرانیت هایی که فاقد آثار آلتراسیون بوده و تحت تأثیر پدیده های تکتونیکی و به ویژه میکروتکتونیک قرار نگرفته، و نیز به لحاظ رنگ جذابیت لازم را داشته باشند، به عنوان سنگهای تزئینی و نما مطرح هستند. لازم به توضیح است که برش و سایش گرانیت ها، در مقایسه با سنگهای آهکی بسیار مشکل تر و هزینه برتر بوده، به طوری که فقط دیسکها و سنگ سابهای ویژه قادر به برش و سایش آنها می باشند.
گرانیت های روشن ، قرمز و صورتی، به دلیل رنگ خود بسیار با ارزش هستند. گرانیت های قرمز ناحیه خوی در آذربایجان غربی، نمونه بارز این نوع از گرانیت ها می باشند. گرانیت های خاکستری رنگ، بر حسب درجه تیرگی و روشنی و اندازه دانه ها
(کانیها)، دارای مرغوبیت متغیری هستند. گرانیت های شیرکوه در یزد و الوند در همدان دارای طیف گسترده ای از انواع گرانیت ها، با رنگها و بافتهای مختلف هستند.
● ریولیت ها
در صورتی که ریولیت ها دارای درصد کوارتز نسبتاً کمتری باشند و فلدسپاتهای پتاسیک صورتی رنگ در آنها دیده شوند، مطلوب تر بوده و ظاهر ص ورتی زیبایی خواهند داشت. به طور کلی ریولیت های غیرآلتره کمتر دیده می شوند.
ـ سنگهای آذرین خاص
سنگهای نماازنوع آذرین خاص می توانند سینیت ها، دیوریت ها، گابروها و سنگهای خروجی هم ارز آنها یعنی تراکیت ها،
آندزیت ها، و بازالت ها و نیز سنگ های دیگری نظیر نفلین سینیت ها، پریدوتیت ها، پیروکسنیت ها، آمفیبولیت ها و سایر سنگهای آذرین از این دست باشند. این نوع سنگها در صورتی که کاملاً تازه بوده و دگرسان نشده باشند و ضمناً در مقطع صیقلی، رنگهای زیبایی نمایان سازند، می توانند به عنوان سنگهای تزئینی خاص مطرح باشند.
ج ـ سنگ های دگرگونی
مرمریت ها و گنیس ها، دو نوع از سنگهای دگرگونی هستند که استعمال آنها به عنوان یک سنگ تزئینی و نما، مناسب می باشد.
● مرمریت ها(Marmarite)
مرمریت ها به صورت سنگهای متامورف سفید، خاکستری و رنگی، با تبلور دوباره، درخشندگی و شفافیت خاصی دارند. این نوع سنگها که از متامورفیسم سنگهای آهکی اولیه حاصله شده اند، بر حسب درجه متامورفیسم و رشد کریستالها، ممکن است سنگهای تزئینی مختلفی را با نامها و بافتهای متفاوت ریز و درشت تشکیل دهند.
مرمریت درشت بلور، سفید یا خاکستری روشن تا کرم اصطلاحاً "سنگ چینی" می نامند. معادن چینی تنگ حنا(نیریز-استان فارس)، نجف آباد، کریستال و چینی الیگودرز و لای بید و گدار سرخ ناحیه موته، از معادن معروف سنگهای چینی ایران هستند. معدن ده بالای یزد از معادن معروف مرمریت ریز بلور ایران است، که درجه کریستالیزاسیون، سفیدی و یکنواختی رنگ از عوامل مرغوبیت این سنگ به شمار می روند.
● گنیس ها
گنیس ها نظیر گرانیت ها، در صورتی که دارای رنگهای ایده آل و عناصر درشت بوده و فاقد آثار التراسیون باشند، به دلیل بافت چشمی زیبایی که در مقاطع صیقلی بعضی از آنها دیده می شود، می توانند سنگهای تزئینی استثنایی را تشکیل دهند.
از بین سنگهای موجود ، بیشتر از سنگ معدن به عنوان پوشش و نمای داخلی و کف بعضی ساختمانها به ویژه مساجد و اماکن متبرکه استفاده می شد. اما در سالهای بعد به تدریج علاوه بر سنگ مرمر، استفاده از تراورتن و مرمریت و بالاخره
سنگ های آذرین مانند گرانیت و سینیت در نمای خارجی ساختمانها رایج شده است.
کاربرد سنگ در نمای داخلی و خارجی ساختمانهای گذشته از زیبایی ظاهری، سبب افزایش استحکام و دوام ساختمانها، افزوده شدن عمر ساختمانها و کمک به بهداشت محیط زیست ساکنان ساختمان می گردد.
بررسی تاریخچه صنعت سنگ ایران حاکی از آن است که این صنعت سیر تحول بسیار کندی را تجربه کرده، طوری که برش و سایش سنگ و خدمات مربوطه (بارگیری و تخلیه سنگ) تا سال 1345 با استفاده از تکنولوژیهای ساده به حیات خود ادامه داده است. مهمترین تحول این دوران، کپی سازی نوعی جرثقیل دروازه ای بود که بکارگیری و تخلیه را ساده تر می کرد. در همین سال اره تیغه ای 60 کوارتزی خارجی نیز برای اولین بار در کشور نصب شد.
ولی متأسفانه به دلایل متعدد همچنان مصرف مواد آتش زا در اکثر معادن سنگ تزئینی متداول است و این امر خسارت سنگین و قابل توجهی را به معادن سنگ کشور وارد می سازد.
مصرف مواد منفجره در استخراج معادن سنگ، علاوه بر خرد شدن سنگ موجب می گردد که مقدار سنگ قواره حاصله نیز، شکل منظمی نداشته باشد و در نتیجه یکی از مشکلات وسائل عمده ای که همیشه بین معدنکاران و مدیران کارخانجات سنگبری مطرح بود، ناقواره بودن سنگ های تحویلی به دلیل نداشتن امکانات فنی لازم جهت استخراج می باشد. در وضعیت ایده آل که سنگ کاملاً قواره استخراج گردد، باید از هر تن سنگ 10 متر مربع و در حالت نسبتاً خوب، از هر تن سنگ 8 مترمربع سنگ پلاک حاصل گردد. صورتی که بنا به اظهار بیشتر صاحبان سنگبریها، با روش استخراج فعلی از هر تن سنگ قواره که به کارخانجات تحویل می شود حداکثر 5-3 مترمربع سنگ پلاک حاصل می شود.. اهمیت و نقش سنگهای تزئینی در برخی کشورها مانند ایتالیا به حدی است که در آنهاآموزشکده های اختصاصی برای آموزش روش های استخراج و مسائل مربوط به سنگ ساختمانی، تأسیس گردیده و درآمد این کشورها از محل صدور انواع سنگها و مصنوعات و فراورده های جنبی آن بعد از کشاورزی، صنعت و درآمدها ناشی از جذب توریسم، به چندین میلیارد دلار در سال بالغ می گردد.
ـ سنگ های تزئینی با خاستگاه چشمه ای
سنگ های تزئینی با خاستگاه چشمه ای شامل تراورتن و اونیکس (مرمر) می باشد.
بعضی از تراورتن های ایران یا در دنیا کم نظیر یا می توان گفت بی نظیر هستند. همانند تراورتن قرمز که از چندین دهه پیش در بازار های جهانی شهرت بسزایی یافته است. معادن این سنگ در آذر شهر آذربایجان شرقی واقع شده اند. تراورتن سفید استخوانی آتش کوه که معدن آن در منطقه محلات قرار گرفته ، نیز از انواع تراورتن های سفید مرغوب می باشد که متقاضیان فراوانی دارد و از خواص فیزیکی بسیار مناسبی برخوردار است. هر چند در بعضی از کشورها مثل بلغارستان و ترکیه نیز تراورتن لیموئی وجود دارد، ولی هیچ یک از آنها کیفیت تراورتن لیموئی ایران را که همانند تراورتن قرمز در آذر شهر آذربایجان شرقی قرار گرفته ، ندارد. در مورد تراورتن گردوئی نیز که در مجاورت دو نوع تراورتن الوان فوق الذکر واقع شده است، موارد مذکور مصداق دارند.
خصوصیات و کاربرد مهندسی سنگها
در زمین شناسی آنجه پیوسته جامد زمین را می سازدسنگ نام دارد .در این بخش منظور از سنگ ، واحدهای رسوبی و آذرین و دگرگونی است که انسجام دارندو یا مجموعه ذرات سنگی به هم چسبیده که مقاومت فشاری داشته باشد و یا به یک عبارت " قراردادی " مجموعه ذرات به هم چسبیده که حداقل 14 کیلومتر مربع فشار را تحمل کند سنگ نام دارد.عمده ترین سنگها بر حسب تفکیک رده آنها به شرح زیر می باشد:
سنگهای آذرین: گرانیت ، سینیت ، دیوریت ، گابرو، دولریت ، ریولیت ، تراکیت ، آندزیت ، بازالت
سنگهای رسوبی:کنگلومرا، برش ، شیل ، ماسه سنگ ، آهک ( کربنات کلسیم ) ، دولومیت( کربنات مضاعف کلسیم و منیزیم ) ،سیلت استون ( سنگ لای )،کلی استون ( سنگ رسی )، ژیپس(سنگ گچ)
سنگهای دگرگونی : گنایس ، کوارتزیت ، اسلیت ، آمفیبولیت ، مرمریت ، شیست ( شیل دگرگونی)
در این مبحث سعی می شود خصوصیات سنگها از دیدگاه کاربرد مهندسی مورد بررسی قرار گیرد.نکته ای که باید مورد توجه باشد این است که این کاربرد دو گانه است:
الف: کاربرد سنگ بطور در جا که عمدتاً استفاده از آن به عنوان تکیه گاه که بطور کلی در احداث سدها یا در احداث بناها و پلها است.
ب: کاربرد سنگ به عنوان واحد مصالح ساختمانی که در این قسمت هم ممکن است با دو زمینه کاری مورد توجه واقع شود
استفاده مستقیم از قطعات سنگی که می تواند شکل داده شده باشد ( مالون ) که به آن سنگ کار شده نیز گفته می شود یا لینکه شکل داده نشده باشد مانند لاشه سنگ.
استفاده از سنگ به منظور خرد کردن و تهیه سنگدانه باشد که اصطلاحاً سنگ خرد شده گفته می شود.
با توجه به موارد فوق و به لحاظ استفاده از سنگ و گزینش آن جهت کاربرد( به صورت در جا ، قطعه کار شده، قطعه کار نشده ، خرد شده ) لازم است هک خصوصیات مهندسی سنگ مورد بررسی قرار گیرد.لذا در ادامه این قسمت روشهای مطاله مهندسی ، بررسی خصوصیات مهدسی سنگ آوده می شود.
خواص فیزیکی و مهندسی سنگها
وزن مخصوص نسبی :
وزن مخصوص عبارت است از وزن سنگ به وزن آ ب هم حجمش یا به عبارت دیگر ، زن واحد حجم سنگ که به نسبت وزن واحد حجم سنگ کهبه نسبت وزن واحد حجم آب سنجیده می شود. بنابراین وزن مخصوص ، بعد ( دیمانسون ) ندارد. SG = WV.γw
وزن مخصوص سنگ با دو عبارت فیزیکی وزن مخصوص ظاهری و وزن مخصوص حقیقی بیان می گردد.
وزن مخصوص ظاهری عبارت است از وزن سنگ به حجم کل سنگ هک به نسبت وزن مخصوص آب سنجیده شده باشد.
وزن مخصوص حقیقی عبارت است از وزن سنگ به حجم واقعی سنگ ، حجم واقعی سنگ عبارت است از حجم کل منهای حجم فضای خالی سنگ.
وزن مخصوص سنگهای معمولی ( عمده سنگهایی که در کارهای عمرانی استفاده می شوند )بین 4/2تا 9/2 است.معمولاً سنگهای با وزن مخصوص کمتر از 4/2 در کارهای مهندسی که هدف باربری در آن لحاظ باشد مورد استفاده قرار نمی گیرند.مقایسه وزن مخصوص ظاهری با وزن مخصوص حقیقی می تواند نشان دهند که سنگ تا چه حد تو پر ومحکم است.زیرا تفاوت زیاد این دو عدد که سنگ درجه پوکی و تخلخل بالایی دارد.
نسبت تخلخل:
نسبت تخلخل عبارت است از نسبت حجم فضای خالی سنگ به حجم بخش جامد سنگ .
e =Vv / Vs
= e درصد پوکی
= Vv حجم فضای خالی سنگ
= Vs حجم بخش جامد solid ) ( خاک
پوکی:
پوکی عبارت است از نسبت حجم فضای خالی به حجم کل سنگ که که به درصد بیان می شود.
n = (Vv / Vt ) 100
= n در صد پوکی
= Vv حجم فضای خالی
= Vt حجم کل سنگ
سنگها دارای پوکی متفاوتی هستند و بطور کلی سنگهای متا مورفیک نسبت به سنگهای آذرین پوکی کمتری دارند و سنگهای رسوبی درجه پوکی بیشتراز سنگهای آذرین دارند.
قابلیت جذب:
آبی که در شرایط غوطه وری جذب سنگ می شود ، در داخل خلل و فرج آن ( فضا یا فضاهای خالی سنگ ) قرار می گیرد که ممکن است پس از خروج سنگ از حالت غوطه وری قسمتی از آن آب خارج گردد.فضاهای خالی سنگ ممکن است منافذ جدا از هم و یا از طریق لوله مویینه پیوسته باشند . در هنگام غوطه وری ممکن است همه فضاهای خالی سنگ از آب انباشته نشوند.یا سنگهایی که کانیهای رسی را در مجموعه خود دارند به دلیل اینکه رس تورم زا است هنگام جذب آب راه نفوذ آزاد آب مسدود می شود. بنابراین سنگ ممکن است حتی در شرایط غوطه وری هم اشباع نگردد.
درصد آب حذب شده را می توان از اختلاف وزن جای گرفته در آب ( پس از غوطه ور نمودن آن به مدت معلوم) و وزن خشک آن و تقسیم آن به وزن خشک بدست آورد که به درصد بیان می شود:
ω = ( Wm – Wd ) .100 / Wd
= ω درصد آب موجود در سنگ
= Wm وزن سنگ آبدار
= Wd وزن سنگ در حالت کاملاً خشک
برای خشک کردن سنگ لازم است آنرا به مدت 24 ساعت در داخل گرمخانه در حرارت 105 درجه سانتیگراد قرار داد.توجه شود سنگی که دارای کانی ژیپس ( گچ ) است باید در حرارت حداکثر 140 درجه سانتیگراد و به مدت 48 ساعت در گرمخانه قرار داد.
درجه اشباع:
درجه اشباع عبارت است از نسبت حجم فضاهای پر شده از آب به کل حجم فضاهای خالی سنگ که ه درصد بیان می گردد: Sr= ( Vw / Vv ) 100
منظور از کل فضاهای خالی سنگ فضاهایی است که در شرایط خشک از هوا اشغال می شود. با توجه به اینکه در شرایط عادی سنگ بطور کامل از آب اشباع نمی شود یعنی تمام فضاهای خالی سنگ از آب انباشته نمی گردد لذا سنگ در این شرایط صد در صد اشباع نخواهد بود. میزان اشباع شدن سنگ در شرایط عادی بستگی به توپری سنگ و تفاوت وزن مخصوص حقیقی آن دارد یا به عبارت دیگر به درجه پوکی سنگ بستگی دارد.البته چنانچه سنگ در زیر ارتفاعی از آب قرار گیرد ( مانند زیر مخزن سد ) درجه اشباع آن افزایش خواهد یافت و می تواند تا صددر صد اشباع گردد.
وزن واحد حجم:
وزن واحد حجم عبارت است از وزن تقسیم بر حجم کل سنگ . با این وصف می تواندحالات گوناگون داشته باشد شامل وزن واحد حجم خشک، وزن واحد حجم مرطوب،وزن واحد حجم اشباع،وزن واحد حجم مستغرق. γ= W/V
نکته قابل توجه اینکه چنانچه سنگ درجه پوکی پائینی داشته باشددر شرایط غوطه وری در آب به اندازه وزن آب هم حجمش از وزن آن کاسته می گردد. ولی چنانچه درجه پوکی آن بالا باشد به اندازه وزن آب هم حجمش منهای مقدار آب جمع شده در فضاهای خالی آن از وزن سنگ کاسته می گردداین نکته در پیهای غوطه ور در آب مانند سد ونیروگاههای هیدرولیکی اهمیت بسیار دارد.
نفوذ پذیری:
نفوذ پذیری عبــارت است از قابلیت واستعداد عبور آب از داخل مجموعه ( توده خاک یا سنگ ) که به عوامل متعدد بستگی داردمانند: تراکم و قوام و انسجام و استحکام ، میزان ارتباط منافذ بافت با یکدیگر،شکل دانه های سازنده توده ، ساختمان فیزکو شیمیایی توده ، خاصیت اسمزی ، فشار حاکم بر جریان ( شیب هیدرولیکــی) ، غلظت آب، جهت لایه بندی خاک و سنگ.
نفوذ پذیری سنـگ در آزمایشگـاه و هـمچنین بطور درجا ( در صـحرا بدون جدا کردن از مـحیط و در اعـماق مختلف) قابل اندازه گیری است.در کارهای مهندسی صحرایی اندازه گیری نفوذ پذیری سنگ از طریق پـمپاژ آب و تزریق تحت فشار (آزمایش لوژون) انجام می گردد. میزان فشار تابع عواملی است و انتخاب آن از طریق محاسبات مهندسی است.
استحکام سنگ:
منظور از استحکام ، پایـــداری سنگ در مقابل نیروهای ( استرس Stress ) است که برآن وارد می شود ممکن است این استرسها فشاری، برشی و کششی باشد. در هر صورت با اعمال این تنش ها تغییر شکلی حاصل می شود که آن استرین ( strain ) نام دارد.
تنش:
چنانچه نیروی عمودی بر یک سطح وارد شود ، استرس عمودی عبارت خواهد بود از مقدار نیرو تقسیم بر سطح . مثلاً اگر مقدار نیرو 10 تن و سطح مقطع 200 سانتیمتر مربع باشد تنش فشاری معادل 50 کیلو گرم بر سانتیمتر مربع خواهد بود .در هر نقطه که تحت نیرویی واقع شود ، نیروی عمل و نیروی عکس العمل وجود دارد که این مجموعه پدیده استرس را سبب می شود.در هر نقطه که پدید ه استرس وجود دارد نیروی وارد بر صفحـه را می توان در روی صفحه در دو مؤلفه تعریف نمود که یکی عمود بر صفحه است و تنش فشــاری و یا تـنش نـرمـال است و دیگری در امتداد صفحه که تنش برشی می باشد.
تغییر وضعیت- کرنش( استرس):
استرین تغییر وضعیتی است که با اعمال استرس حاصل می شود. این تغییر وضعیت ممکن است با تغییر حجم و یا بدون تغییر حجم انجام گردد.اگر جسمی را کهخصوصیات فیزیکی آن در همه جـهات یکسـان اسـت در داخـل مایعی قرار دهیم و به مایع فشاری وارد سازیم این فشار به همه نقاط آن یکسان وارد می شود و شـکل جسم تغییر نمی کنداما حجم آن بر اثر فشار وارده تغیـیر مـی یابد و اگر فشـار وارده را از روی جسم برداریم مـمـکن اسـت جسم منبسط شود ولی شکل آن تغییر نمی یابد.
استحکام فشاری سنگ:
تـاب فشـاری سنـگ عبارت است از حاصل اعمال نیروی عمودی بر واحد سطح تا حد شکیتن آن ، معمولاً برای اندازه گیـری تاب فشاری سنگ نمونه ای استوانـه ای با متـه تـو خـالی از سنـگ جدا می کنندو در زیر دستــگاه تعیین مقاومت فشاری تاب فشاری آن تعیین می شود.ارتفاع نمونـه آزمـایشی آن بایـد دو برابر قـطـر آن باشد.در صورتی که این نسبنت کمتر( تا حد یک برابر) باشد ، می توان از طریق فرمول نتیجه را اصلاح نمود. P=F/A
=p تاب فشاری
=F نیروی وارده بر کل سطح
=A سطح زیر بار
لازم به ذکر است که طریقه تعیین تاب فشاری سنگ آزمایش تک محوری ( فشار آزاد)
) Unconfined compression Test ( است که در فوق شرح داده شد.
سنگ مورد استفاده در کارهای ساختمانی و عمرانی باید تاب فشاری قابل قبول داشته باشد:
سنگها را از نظر محدوده تاب فشاری می توان بشرح زیر تقسیم بندی نمود:
الف: سنگهای با تاب فشاری خیلی زیاد تلقی می گردند که تاب فشاری بیش از 2500 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع داشته باشند.مانند گرانیت دانه ریز، ماسه سنگ بسیار متراکم ، سنگ آهک بسیار متراکم و یا کوارتزیت که تاب فشاری بالغ بر 3000 کیلو گرم بر سانتـیمتر مـربع دارد و بازالـت چنـانچه فرسوده نشده باشد تاب فشـاری در حد 5000 کیلو گرم بر سانتیمتر مزبع دارد.
ب: سنگهای با تاب فشاری زیاد که مقاومنتی در حدود 1250 تا 2500 کیلو گرم بر سانتیمتر مربع دارند مانند ماسه سنگ معمولی و یا گرانیت دانه متوسط.
ج: سنگهای با تـاب فشـاری مـتوسط که مقـاومتی در حد 800 تا 1200 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع دارند مانند گرانیت دانه درشت ، سنگ آهک
د: سنگهایی با تاب فشاری کم که مقاومتی در حد 400 تا 800 کیلو گرم بر سانتیمتر مربع دارندمانند بعضی از ماسه سنگها ،سنگ آهک معمولی
سنگهای با تاب فشاری کمتر از کیلـوگرم بـر سـانتیمتـر مربع دارنـد در کارهای ساختمانی و عمرانی به عنوان واحدهای باربر استفاده نمی شوند.مانن شیلها
عموماً تاب فشلری سنگ با جذب آب کاهش می یابد.آندسته از سنگها مرغوبترند که ضمن بالا بودن مقاومت فشاری ، مقاومت آنها در حالت خشک و تر تفاوت فاحشی نداشته باشد.
درسنگهای رسوبی،نوع سیمان سنگ ( خمیری که دانه ها را به هم می چسباند)در مقاومت فشاری سنگ بسیار مؤثراست.این نکته درکنگلو مرا ، برش، ماسه سنگ به خصـوص مصـداق فـراوان دارد.خمیـر سیلیسی بیشترین استحکام را به سنگ می دهد.
استحکام کششی سنگ:
سنگها استحکام کششی زیادی ندارندبه عنوان مثال سنگ گرانیت استحکام کششی در حد80تا100کیلوگرم بر سانتیمتر مربع دارد.استحکام کششی را می توان اندازه گرفت.با اعمال نیرو مطابق شکل زیرمقدار تاب کششی با استفاده از فرمول زیر محاسبه می شود. P= 3 f 1/2 b t
=p تاب کششی
=f نیرو
=1 فاصله دو تکیه گاه
=bعرض سنگ
=tضخامت سنگ
با توجه به اینکه تاب کششی سنگ کم است ، در مکانهایی که صفحه روی دو تکیه گاه قرار میگیرد نباید از سنگ استفاده شود.
استحکام برشی سنگ :
استحکام برشی سنگ تابعی از زاویه اصطکاک داخلی مواد Internal Friction Angle) ) و میزان ضریب چسبندگی ( choesion ) است و میتوان با رابطه زیر آنرا تعریف نمود.: F tan Ф+ C = τ
τ = تنش برشی
=F تنش فشاری
Ф = زاویه اصطکاک داخلی
=C ضریب چسبندگی که از جنس تنش است
تأثیر تنش بر سنگ به دو شکل ممکن است بروز نماید یکی بصورت جدا شدن و دیگری بصورت عمل درمحیط مواد پلاستیک. محیط پلاستیکی بیشتر در سنگهایی است که بصورت توده ای شکل یافته اند.در این سنگها ضریب چسبندگی ) C ( زیاد استو زاویه اصطکاکی داخلی (Ф) کم است مانند سنگ بازالت ، ماسه سنگ با سیمان رسی
* آزمایش سه محوری : با انجام آزمایش سه محوری می توان مقدار زاویه اصطکاک داخلی (Ф) و ضریب چسبندگی ) C ( سنکگ را تعیین نمود در آزمایش سه محوری نمونه سنگ که استوانه ای است در داخل محفظه ای ) Cell ( قرار داده می شود و محفظه از یک مایع (آب،روغن،نفت) پر می شودو توسط پمپ ، مایع داخل محفظه تحت فشار قرار می گیرد که این فشار به تمام نقاط سنگ به یک میزان وارد می شود سپس از طریق دستگاه به سنگ فشار عمودی وارد می گردد زمانی انسجام سنگ تسلیم می شود که فشار عمودی بر فشار جانبی وانسجام سنگ غلبه نماید.حال اگر در مرحله بعدی فشار محفظه برای نمونه دیگری از همان سنگ دو برابر شود واضح است که فشار عمودی بیشتری برای متلاشی کردن سنگ لازم خواهد بود. در شکل زیر دوایری دیده می شوند که به دویر موهر معروفند و نشان از سه بارگذاری با اعمال سه فشار محفظه داردو مقدار زاویه اصطکاک داخلی ( Ф ) و ضریب چسبندگی ) C ( در آن نشان داده شده است.
تجانس کانی ها:
سنگهایی که از چند کانی تشکیل یافته اند به دلیل اینکه انقباض و انبساط کانی ها در مقابل سرد وگرم شدن مساوی نیست، به تدریج و در طول زمان سنگ ترک خورده و فرسوده می گردد مانن گرانیت
مقاومت در مقابل سایش:
آندسته از سنگها که در آزمایش لوس آنجلس سایش بیشتری تشان میدهند دوام آنها در جسم ساخته های مهندسی کمتر است.حد قابل قبول سایش که به طریقه لوس آنجلس اندازه گیری می شود در آئین نامه های مربوطه قید شده است.
مقاومت در مقابل یخبندان:
یخبندان و تناوب آن از جمله عوارضی است که تأثیر سو بر سنگها دارد و باعث فرسایش و متلاشی شده سنگ می گردد.سنگهایی مرغوبترند که در این تناوب دچار شکستگی و فرسایش کمتر می شوند.آزمایش یخبندان می تواند میزان این تأثیر پذیری را مشخص نماید.
مقاومت در مقابل حرارت:
بیشتر سنگها در حرارت بالای 850 درجه سانتیگراد تجزیه و متلاشی می شوند سنگهای معمولی به ترتیبی که در اثرحرارت کمتر دچار آسیب می شوند در زیر آورده می شوند:
ماسه سنگها
گرانیت دانه ریز
گرانیت دانه درشت
سنگ آهک
مرمر و کنایس: سنگهای آهکی در حرارت 600 درجه سانتیگراد شروع به تکلیس می نمایند و در حرارت بالای 900 درجه سانتیگراد به کلی تجزیه و متلاشی می شوند.بعضی از رسها در مقابل حرارت مقاوم بوده و نقطه ذوب آنها به 1750 درجه می رسد.
خاصیت الاستیک سنگها:
سنگها دارای خاصیت الاستیک می باشند به این معنی که چنانچه تحت تأثیر تنش قرار گیرند (مادام که مقدار تنش به حد تسلیم و برش نرسیده)تغییر وضعیت سنگ را سبب می گردد و اگر تنش از سنگ برداشته شود ، سنگ به حالت اولیه خود برمی گردد.هر چقدر مقاومت سنگ در برابر تنش بیشتر باشد مقدار تغییر وضعیت کمتر است و مقدار الاستیسه سنگ بیشتر است.رابطه خاصیت الاستیسه سنگ با فشار و تغییر شکل بشرح زیر است. E= P/ε=P/( ∆1/ 1)
=E مدل الاستیسیته = ضرسب یانگ= ضریب برجهندگی( برحسب واحد تنش)
=P تنش ε = نسبت تغییر شکل طولی
∆ = مقدار تغییر شکل طولی =1 طول تحت تأثیر تنش
بنابراین مدل الستیسیته سنگ عبارت است از نسبت فشار به نسبت تغییر شکل طولی
معادله فوق در مرد سنگهایی صادق است که در تمام جهات خاصیت ارتجاعی یکسانی دارند
با توجه به اینکه اکثر سنگها در جهات مختلف خاصیت یکسانی ندارند لذا مقدار ضریب الاستیسیته درجات مختلف سنگ یکسان نیست.در شرایط زیر ضریب یانگ افزایش می یابد:
1- اکثر اً موقعی که سنگ در زیر سطح ایستابی قرار می گیرد ضریب یانگ افزایش می یابد در بعضی موارد منجمله سنگ آهک این موضوع صادق نیستو با اشباع آن ضریب یانگ کاهش می یابد.( برای سنگهایی که در زیر آب قرار می گیرند یا به طریقی احتمال مرطوب شدن آنها وجود داشته باشد تعیین ضریب الستیسیته در شرایط خشک صحیح نیست)
2- در صورتی که سنگ زمان زیادی تحت تأثیر وزن قرار گرفته باشدضزیب الاستیسیته آن افرایش می یابد.
3- در صورتی که سنگ در جهت عمود بر لایه بندی سنگ تحت فشار قرار گیرد مقدار ضیریب یانگ بیشتر حالتی خواهد بود که در جهت لایه بندی سنگ تحت فشار واقع شود.
برای محاسبات دقیق ضریب پواسون (μ) را هم در رابطه می آورند: E = P 1 (1-μ) /∆
ضریب پواسون (μ) عبارت است از نسبت (ε) عرضی به (ε) طولی = (∆D/D)/(∆1/1) μ
=D قطر نمونه تحت فشار
برای آگاهی ، ضریب پواسون تعدادی از سنگها در زیر آورده می شوند:
گرانیت 15/0 تا 25/0
سنگ رسی 08/0 تا 20/0
مرمر 25/0 تا 35/0
سنگ آهک 16/0 تا 23/0
ملاحظه می شود که ضریب پواسون سنگها در محدوده خاصی است.
برای آشنایی ، مقادیر ضریب یانگ تعدادی از سنگها در زیر آئرده می شود
سنگ آهک 300000 تا 500000 کیلو گرم بر سانتیمتر مربع
سنگ مرمر 500000 تا 700000 کیلو گرم بر سانتیمتر مربع
ماسه سنگ 160000 تا 200000 کیلو گرم بر سانتیمتر مربع
سنگ لوح 600000 تا 900000 کیلو گرم بر سانتیمتر مربع
گرانیت 320000 تا 620000 کیلو گرم بر سانتیمتر مربع
بخش اول- خاکها
(خصوصیات و کاربرد مهندسی خاک ها)
بطور کلی از نظر مهندسی ساختمان و مکانیک خاک به مجموعه مواد سنگی که نتواند بیش از 14 کیلوگرم
بر سانتیمتر مربع فشار را تحمل نماید، خاک گفته می شود.این معیار یک قراداداست و هیچگونه مبنای علمی ندارد .در عرف به ماد ریز دانه ، خاک گفته می شود.در زمین شناسی تعریف خاصی برای خاک وجود ندارد.
اجزای تشکیل دهنده توده خاک را می توان به شرح ذیل خلاصه نمود:
1- کانی ها