سنگ ها باوجود مقاومت بالایی که دارند، در مقابل بسیاری از عوامل محیطی و شیمیایی، مستعد زوال و آسیب هستند. حتی بزرگترین و معروفترین بناهای سنگی جهان نیز، از زوال و تخریب در امان نمانده اند؛ چنانچه هرودوت (تاریخ نگار یونانی) نیز در کتاب تاریخ خود ذکر می کند که وقتی برای اولین بار اهرام مصر را دیده، سنگ های اهرام مصر آسیب دیده و در حال تخریب بوده اند
چه عواملی سنگ را از بین می برد؟ و چگونه می توان از تخریب سنگ های ساختمانی جلوگیری کرد؟
عوامل متعددی باعث از بین رفتن سنگ های طبیعی در گذشت زمان هستند که زیبایی اولیه سنگ را به خطر انداخته و حتی باعث تخریب و متلاشی شدن سنگ می شوند.
- باران
- سرمازدگی یا شبنم در هوای سرد
- هوازدگی
- باد
- تغییرات دما و انبساط و انقباض سنگ ها
- گل سنگ ها
- اسیدها
- رشد میکروبیولوژیکی
- تماس و مداخلات انسانی
- ساخت و ساز اولیه و پوسیدگی متقابل
باران، اولین عامل تخریب سنگها
آب باران هم از نظر فیزیکی و هم شیمیایی روی سنگ ها اثر می گذارد از این رو، آب باران یک عامل تخریب کننده مهم برای سنگ هایی است که در نما و فضای بیرونی به کار گرفته می شوند. قدرت فرسایش آب باران از نظر فیزیکی و تاثیر ترکیبات شیمیایی آن، موجب تجزیه، هیدراتاسیون و یا اکسیداسیون مواد معدنی موجود در سنگ شده و سنگ را به سمت تخریب سوق می دهد. سرعت تخریب در زمانی که باران حالت اسیدی پیدا کرده و بین اسید و مواد معدنی موجود در سنگ، واکنش شیمیایی انجام می دهد، بیشتر می شود.
خیس شدن متناوب در اثر باران و خشک شدن در اثر آفتاب نیز، باعث ایجاد تنش های داخلی در سنگ ها و در نتیجه متلاشی شدن سنگ ها می شود.
سنگ‌های نرم‌تر و با مقاومت کمتر (مثل سنگ های رسوبی، سنگ آهک و…)، با سرعت بیشتری نسبت به سنگ‌های مقاوم‌تر (مثل سنگ های دگرگونی، گرانیت و… ) در برابر آب و هوا فرسوده می‌شوند. قرار گرفتن بیشتر در معرض باران اسیدی منجر به هوازدگی سریعتر می شود.
مواد معدنی مبتنی بر کلسیم مانند سنگ مرمر و سنگ آهک در برابر باران اسیدی آسیب پذیر هستند. این به دلیل واکنش کلسیم با اسید سولفوریک در باران اسیدی است. با توجه به توانایی باران اسیدی در حل کردن سنگ مرمر و سنگ آهک، استفاده از این سنگ ها در فضای باز، نمای ساختمان ها و بناهای تاریخی هوشمندانه نیست.
شبنم (رطوبت و سرما)
عامل تخریب و از بین رفتن سنگ ها در هوای سرد و مرطوب
در مناطق سرد و مرطوب، قطرات باران یا شبنم به منافذ سنگ ها رسوخ کرده و در آنجا یخ می زند، منبسط می شود و شکاف ایجاد می کند. تکرار این پدیده، عامل ایجاد ترک و خرد شدن سنگ ها می شود. هوای آلوده شامل بخار و ذرات اسیدی نیز می تواند با واکنش های شیمیایی، باعث تخریب و ترکیدگی سنگ ها بشود.
هوازدگی و ارتباط آن با فرسایش سنگ ها
هوازدگی فیزیکی
هوازدگی فیزیکی به خرد شدن و تبدیل شدن سنگ به قطعات و ذرات کوچکتر را می گویند. در این شرایط، با کوچک شدن ذرات، نسبت سطح به حجم بیشتر شده و سرعت هوازدگی شیمیایی افزایش می یابد.
دلایل وقوع هوازدگی فیزیکی:
- انجماد آب در شکاف سنگ ها
- انبساط و انقباض سنگ ناشی از تغییرات دمایی
- کاهش فشار لایه های فوقانی سنگ ها
- تشکیل بلورها در شکاف سنگ ها
- گسترش ریشه گیاهان
- حفر زیرزمینی توسط برخی از جانداران
- مداخلات انسانی
هوازدگی شیمیایی
هوازدگی شیمیایی باعث تضعیف و متعاقب آن متلاشی شدن سنگ در اثر واکنش های شیمیایی می شود. این واکنش ها شامل اکسیداسیون، هیدرولیز و کربناته شدن است. این فرآیندها با ایجاد و یا از بین بردن مواد معدنی، ماهیت ترکیب معدنی سنگ را تغییر می دهند. دما و به ویژه رطوبت برای هوازدگی شیمیایی حیاتی است.
هوازدگی شیمیایی مواد معدنی سنگ، معمولاً در مناطق آب و هوایی گرم و مرطوب سریعتر رخ می دهد؛ و در آب و هوای سرد و خشک، هوازدگی فیزیکی مؤثرتر است.
اکسیداسیون واکنش کانی های سنگی با اکسیژن است که در نتیجه ترکیب معدنی سنگ تغییر می کند. هنگامی که کانی های موجود در سنگ اکسید می شوند، مقاومت کمتری در برابر عوامل جوی دارند. آهن، یک ماده معدنی رایج شناخته شده است که پس از اکسید شدن، قرمز یا زنگ زده می شود. (شاید در برخی از سنگ های گرانیت با این واکنش و لکه های قرمز روی سنگ مواجه شده باشید که زیبایی سنگ گرانیت را تحت تاثیر قرار داده و به مرور آن را متلاشی می کند.)
کربناته شدن، فرآیند واکنش کانی های سنگی با اسید کربنیک است.
از ترکیب آب با دی اکسید کربن ، اسید کربنیک تشکیل می شود. اسید کربنیک مواد معدنی را در سنگ حل کرده یا تجزیه می کند.
CO ۲ + H ۲ O → H ۲ CO ۳
(دی اکسید کربن + آب → اسید کربنیک)
CaCO ۳ + H ۲ CO ۳ → Ca 2 + + ۲HCO ۳-
(کلسیت + اسید کربنیک → کلسیم + بی کربنات)
هیدرولیزیک واکنش شیمیایی است که توسط آب ایجاد می شود. آب ترکیب شیمیایی و اندازه مواد معدنی موجود در سنگ را تغییر داده و باعث می شود که مقاومت کمتری در برابر هوازدگی داشته باشند.
هیدراتاسیون عبارت است از جذب آب در ساختار معدنی سنگ. هیدراتاسیون حجم را افزایش می دهد و همچنین منجر به تغییر شکل سنگ می شود. مثلاً جذب آب توسط انیدریت، منجر به تشکیل گچ می شود.
هر ضعفی در ساختار سنگ، اثر تهاجم عوامل هوازدگی را سرعت می بخشد. بنابراین سطوح درزها ، سطوح لایه بندی ، سطوح گسل یا هر نوع شکاف ناشی از گسل یا چین خوردگی (شامل ترکهای برشی) همگی شرایط مناسب را برای تأثیر عوامل هوازدگی و یخبندان به وجود می آورند. در اینجا فرآوری مناسب سنگ برای کاهش اثرات هوازدگی، حائز اهمیت می باشد.
(استحکام سنگ های دگرگونی در مقابل هوازدگی بیشتر است زیرا این سنگ ها تحت حرارت و فشار زیاد شکل گرفته اند. مثل سنگ مرمریت، سنگ کوارتزیت و سنگ لوح)
تاثیر باد بر تخریب سنگ های ساختمانی
از آنجا که باد، ذرات گرد و غبار را حمل می کند، سایش ناشی از این ذرات، سنگ ها را تخریب می کند. فرسایش در مناطقی با بادهای شدیدتر و ذرات گرد و غبار بیشتر در هوا، شایع تر است.
تغییرات دما و انبساط و انقباض سنگها
انبساط و انقباض ناشی از تغییرات مکرر دما، عامل دیگر تخریب سنگ ها در گذر زمان می باشد؛ به خصوص اگر سنگ، از چندین کانی با ضرایب انبساط حجمی متفاوت تشکیل شده باشد. این عامل در مناطقی که تغییرات شدید آب و هوایی دارند، خسارت زیادی را به بار می آورد.
سنگ‌هایی مانند تراورتن‌ها مقاومت قابل قبولی در شرایط آب‌وهوایی سخت مانند سرما، گرما و یخبندان‌های شدید دارند. (البته باید توجه داشت که عملیات رزین کاری و فرآوری به درستی بر روی سنگ انجام شده باشد)
گل سنگها، عامل اصلی تخریب سنگ‌های آهکی
گل سنگ ها، سنگ آهک را از بین می برند اما به عنوان پوشش محافظ برای سنگ های دیگر عمل می کنند و مانع از زوال آنها می شوند. سنگ مرمر و سنگ مرمریت بیشترین میزان آهک را داشته و در برابر گل سنگها بسیار آسیب پذیرند.
تاثیر اسیدها بر تخریب سنگ
به طور کلی هر چیزی که pH آن خنثی نباشد به نوعی به سنگ شما آسیب می رساند. این شامل هر محصول طبیعی، مصنوعی یا خانگی است که حاوی هر ماده اسیدی یا قلیایی مانند لیمو یا اسید سیتریک و باران اسیدی است.
اسید های معدنی قوی مانند سولفوریک اسید، هیدروکلریک اسید، هیدروفلوئوریک اسید و … نباید حتی قطره ای بر روی صفحه سنگی پاشیده شود، زیرا باعث خوردگی سنگ شده و سطح مورد نظر را از صافی و یکنواختی خارج و آن را کدر می کند، که خود باعث ایجاد اختلال در کار کردن و هم چنین سخت تر تمیز شدن سطح کار می شود. امکان ماندن مواد شیمیایی در حفره های ایجاد شده نیز وجود دارد که به مرور زمان باعث تخریب سنگ می شود.
(گفته می شود گرانیت در برابر اکثر اسیدها مقاوم است، به جز اسیدهیدروفلوریک که در برخی از لکه برها و پاک کننده ها به مقدار کمی یافت می شود. اما اگر گرانیت حاوی کلسیت، سرپانتین، اونیکس یا سایر مواد معدنی آهکی است که به اسید حساس هستند، ممکن است نقاط کدری را روی سطوح گرانیت صیقلی پیدا کنید.)
نتايج آزمايش دوام سنگ ها، در محلول هاي اسيد سولفوريک و اسيد نيتريک نشان ميدهد، سنگ هایی با ترکيب غيرکربناتي در برابر اين محلولها مقاوم و سنگ های با ترکيب کربناتي نامقاوم هستند. (نیکودل، م.، و جمشیدی، ا.، و حافظی مقدس، ن. (۱۳۹۰). این آزمایش بر روی ۱۴ نمونه سنگ های مختلف ایرانی انجام شده است.
رشد میکروبیولوژیکی یا نباتی
ریشه گیاهان و علف های هرزی که درمیان درزهای سنگ رشد می کنند، باعث ایجاد رطوبت در سنگ شده و مواد آلی و اسیدی ترشح می کنند که منجر به متلاشی شدن سنگ ها می شود. ذرات گرد و غبار با منشا آلی یا غیر آلی نیز ممکن است بر روی سطح سنگ نشسته و به منافذ سنگ ها نفوذ کنند. هنگامی که این مواد با رطوبت یا آب باران تماس پیدا می کنند، فرآیند باکتریولوژیک شروع می شود و میکروارگانیسم های تولید کننده اسید به سنگ ها حمله می کنند که باعث پوسیدگی می شوند. به نظر می رسد که تحت شرایط محیطی خاص، حمله توسط میکروارگانیسم ها می تواند یک مشکل جدی باشد اما شواهد حاکی از آن است که، رشد میکروارگانیسم ها معمولاً در سنگی اتفاق می افتد که تا حدی توسط فرآیندهای دیگر تخریب شده است.
تماس و مداخلات انسانی
این مورد بیشتر در بناهای تاریخی حائز اهمیت می باشد؛ به دلیل علاقه روزافزون مردم به سازه های تاریخی، تأثیر تماس انسان بر سطح سنگ و همچنین سایر مصالح ساختمانی، به یک نگرانی جدی تبدیل شده است. برای مثال، کف‌های سنگی به‌تدریج در اثر رفت‌وآمد پیاده فرسوده می‌شوند. سنگها توسط افرادی که به دنبال حک نقوش و یادگاری، اجسام تیز را به سنگ نرم فرو می‌برند، آسیب می‌بینند و حذف نقاشی های دیواری به یک مشکل مهم نگهداری تبدیل شده است.
ساخت و ساز اصلی و پوسیدگی دوجانبه
دوام سازه های سنگی تا حد زیادی به عواملی بستگی دارد که در ساخت اولیه آنها رعایت شده باشد. هنگامی که انواع سنگ ها در کنار یکدیگر قرار گرفته و دارای سطح تماس باشند، پوسیدگی متقابل اتفاق می افتد. به عنوان مثال هنگامی که از ماسه سنگ در زیر سنگ آهک استفاده می شود، مواد شیمیایی که از سنگ آهک توسط آب باران به ماسه سنگ منتقل می شود موجب تخریب آن می شود.
همچنین استفاده از قطعات فولادی و چدنی، رول پلاک ها، میله های تقویت کننده و … اغلب در ساخت یا تعمیر سازه های سنگی و نمای ساختمان استفاده می شوند، در حالیکه برخی از این فلزات، مستعد خوردگی هستند که می تواند منجر به ترک خوردن و پوسته شدن سنگ شود. بنابراین، مواد غیرخورنده مانند فولاد پوشش داده شده با اپوکسی، انواع خاصی از فولاد ضد زنگ، یا آلیاژهای غیرآهنی غیرخورنده باید در ساخت و ساز مورد استفاده قرار بگیرند.
عبور آب باران از سطوح مسی و آلیاژهای آن، پس از رسیدن به سنگ های آهکی می تواند باعث ایجاد لکه های سبز روی سنگ و تخریب آن شود. از بین بردن زنگ زدگی و لکه های ایجاد شده، از سنگ های با تخلخل بالا بسیار دشوار است. گسترش خوردگی آهن و فولاد در داخل نما بیشترین تأثیر را در تخریب سنگ دارد، به همین دلیل کلیه قطعات فلزی مورد استفاده در نما باید ضد زنگ و استنلس استیل باید باشد.
چگونه می توان از تخریب سنگ های ساختمانی جلوگیری کرد؟
از میان سنگ هایی که برای نمای داخلی و بیرونی ساختمان استفاده می شوند، می توان گفت که سنگ گرانیت مقاوم ترین سنگ در برابر عوامل مخرب است و همینطور سنگ های نمای ساختمان در معرض آسیب و تخریب بیشتری نسبت به سنگ های داخلی قرار دارند.
این آسیب ها از طریق آب، هوا، گرما، سرما و عوامل دیگر اعمال می شوند. بنابراین سنگی که انتخاب می کنید، باید مقاومت بسیار بالایی در تحمل وزن و عوامل تخریب کننده که ذکر کردیم داشته باشد.
سنگ هایی که در فضاهای داخلی استفاده می شوند نیز احتیاح به مراقبت دارند. اگر این سنگ ها در مکان های پر رفت و آمد استفاده شده اند، باید مقاومت بالایی داشته باشند در غیر این صورت دچار فرسایش زودهنگام خواهند شد. در انتها باید اضافه کنیم که در انتخاب سنگ شرایط جوی و کاربری آن را در نظر بگیرید.
چند توصیه برای محافظت از سنگ‌های ساختمانی در برابر زوال و آسیب:
- نگهداری منظم: نگهداری و تمیزی منظم سنگها از اهمیت بالایی برخوردار است. این شامل پاکسازی منظم، حفظ تمیزی، و جلوگیری از رسوبات و آلودگی‌ها می‌شود.
- استفاده از مواد شیمیایی مناسب: در صورت نیاز به استفاده از مواد شیمیایی برای تمیزی، از مواد ملایم و مناسب برای سنگها استفاده کنید؛ مواد شیمیایی قوی ممکن است به سنگها آسیب برسانند.
- حفظ رطوبت: سنگها را باید از نفوذ رطوبت و آب حفظ کرد؛ رطوبت می‌تواند منجر به فرسایش سنگها و تشکیل کربنات‌های محلول شود که ظاهر اصلی سنگ را تغییر می‌دهد.
- استفاده از مواد محافظتی: برای حفظ سنگها، می‌توانید از مواد محافظتی مانند نانوپوشش‌ها یا سیلانت‌ها استفاده کنید تا از نفوذ آب و روغن جلوگیری کنند.
- جلوگیری از ترک خوردن: ترک‌ها می‌توانند مسیر ورود آب و رطوبت به داخل سنگ را فراهم کنند. بنابراین، از ترک‌ها جلوگیری کنید و در صورت وجود ترک، آن را به سرعت تعمیر کنید. ترک خوردن سنگ ممکن است در اثر آماده سازی و فرآوری سنگ، جابه جایی و حمل و نقل و یا نصب سنگ ها اتفاق بیفتد. توجه داشته باشید که هرچه نصب سنگ حرفه ای تر انجام شود، سنگ ها بیشتر از آسیب در امان خواهند بود.
- مطالعه و تحلیل منطقه: محیط اطراف ساختمان و شرایط جوی منطقه می‌توانند بر سنگها تأثیر گذاشته و زوال آنها را تسریع کنند. بنابراین، مطالعه دقیق منطقه و اعمال راهکارهای مناسب برای حفظ سنگها حائز اهمیت است.
- استفاده از سیستم‌های زهکشی مناسب: برای جلوگیری از تماس مداوم سنگها با آب، استفاده از سیستم‌های زهکشی مناسب و کنترل جریان آب باران می‌تواند به حفظ سنگها کمک کند.
- جلوگیری از ایجاد خط و خش بر اثر شستن سنگ: سنگ کانتر که در آشپزخانه ها استفاده می شود، یکی از سنگ هایی که مدام در معرض خط و خش قرار دارد سنگ کانترتاپ هاست، چون وسایل زیادی روی آن جابجا و انباشته می شود. بنابراین از ایجاد خط وخش و آلودگی روی آن جلوگیری کنید.
با اجرای این راهکارها و توجه به نکات مطرح شده، می‌توانید از سنگ‌های ساختمانی خود در برابر زوال و آسیب محافظت کرده و طول عمر و زیبایی آنها را حفظ نمایید.
جمع بندی
با توجه به آنچه درباره عوامل مخرب و آسیب زا بر روی سنگ ها گفته شد، اهمیت وجود یک مشاور خوب در زمینه انتخاب سنگ، بسیار بیشتر مورد توجه می باشد. مشاوران ما در سولابست، با تجارب کارآمد و شناخت کامل از سنگ ها، اطلاعات کافی و لازم را در اختیار شما قرار داده و در زمینه انتخاب و نگهداری سنگ همراه شما هستند.
بدون دیدگاه