دانلود مقاله انواع مواد و مصالح ساختمانی

مقدمه

 به موازات پیشرفت صنعت و فن آوری مصالح ساختمانی هر روز متنوع تر می شود و کمتر ممکن است در یک سال چندین نوع مصالح جدید ساختمانی به بازار عرضه نگردد . این مصالح ممکن در اسکلت اصلی ساختمان مورد استفاده قرار گیرد یا به عنوان مواد تکمیلی و تزیینی به کار رود . بعضی از مصالح ساختمانی را می توان مصالح نتی نامید که سالهاست مورد استفاده قرار می گیرند تنها ، فن آوری جدید طرز به کاربردن و محافظت و افزایش  مقاومت آنها را مورد مطالعه قرار می دهد تا اگر نقصانی در به کاربردن این مصالح وجود داشته باشد مرتفع سازد و با پیشرفت فن آوری ، هر روزه مصالحی تهیه و به صورتهای مختلف در ساختمانها مورد استفاده   قرار می گیرند .

انواع مواد و مصالح ساختمانی ‌

مصالح ساختمانی گاهی به همان صورتی که در طبیعت یافت می شوند فقط با شکل دادن مورد استفاده قرار می گیرند و گاهی ، از ترکیب آنها با یکدیگر مصالح جدیدی به دست می آید مثل سیمان که از ترکیب سنگ آهک و خاک رس به کمک حرارت حاصل می شود یا گچ و آهک که از پختن سنگ گچ و سنگ آهک بدست   می آید. اخیراً مواد و مصالحی از ترکیبات شیمیایی و به روشهای صنعتی به دست آمده است مثل P.V.C  ،    پلی یورتان ، که به مرور جای مصالح طبیعی را خواهند گرفت چنانکه در بعضی موارد در قطعات پیش ساخته گچی و یا بتونی از الیاف مصنوعی نیز استفاده می گردد.

کانیها

چون کانیها واحدهای سازنده سنگها هستند ، باید قبل از سنگها مورد بررسی قرار گیرند به طور کلی                      می توان گفت کانی یا مینرال جسم جامد طبیعی همگن و متبلوری است که دارای منشأ غیر آلی است و دارای ترکیب شیمیایی مشخص و ساختمان اتمی منظمی می باشد. بلورهای مصنوعی که در صنعت جواهر سازی تهیه می شود و کربنات کلسیمی که بوسیله بدن جانوران دریایی ترشح می گردد جزء کانیها نیستند.

سختی

مقاومت هر کانی در مقابل خراشیدن یا ساییده شدن را سختی آن گویند و اگر جسمی جسم دیگر را خراش دهد از آن سخت تر است.

الماس سخت ترین و گرافیت نرم ترین کانیهاست و این امر به پیوند ملکولی آنها مربوط است.

سنگها

سنگها اجسام طبیعی سخت شده ای هستند که از یک یا چند کانی بوجود آمده اند . انواع سنگها عبارتند از : سنگهای آذرین سنگهای رسوبی سنگهای دگرگون شده و سنگهای آذر آواری

سنگهای ساختمانی

سنگی است که از معدن بدست می آید باید برای مصرف در ساختمان آماده شود و معمولاً به دو صورت             کار شده و خورد شده ( شن و ماسه ) آماده می شوند . سنگهای کار شده را به شکل یک تیشه ای ، دو تیشه ای  تخت ، تراش ،ساییده ، لاشه و کلنگی در قسمتهای مختلف ساختمان از قبیل پی ، دیوار ، نمای کرسی چینی
( از اره ) نمای دیوار ، پله ، فرش کفها ، و نمای و نمای داخلی و خارجی ساختمان مصرف می کنند سنگهای خرد شده را بسته به ریزی و درشتی دانه هایشان نامگذاری میکنند . دانه های با قطر ریزتر از 9/ میلیمتر را گرد سنگ ،            دانه های با قطر بین 9/ تا 2 میلیمتر را ماسه ، دانه های با قطر بین 2  تا 25 میلیمتر را نرمه سنگ و دانه های با قطر بین 25 تا 60 میلیمتر را خرده سنگ می گویند ، دانه های درشت تر از 60 میلیمتر را پاره سنگ ، لاشه سنگ و تخته سنگ می نامند .

سنگهای نما : این سنگها را در کارخانه به شکل لوح ( سنگ پلاک ) به ضخامت بین 6 تا 30  میلیمتر می برند و روی آن را می سایند تا صیقلی شود .   

سنگهای نمایی که در ایران مصرف می شوند بیشتر آهکی هستند زیرا درجه سختی سنگ آهک 3 و بریدن آن آسان است مانند سنگ تراورتن که سنگی آهکی است .

سنگ آرگونیت و تراورتن  هر دو از ته نشین شدن مواد آهکی آب چشمه های پیرامون آتشفشانها حاصل شده اند . سنگ گرانیت به رنگهای مختلف ، سنگی است آذرین و بسیار مقاوم در برابر عوامل فرسایش که اخیراً در نماهای خارجی و داخلی ساختمان فرش کف و پله از آن استفاده می گردد .

چسبندگی سنگها به ملات : براساس آزمایشهای انجام شده میزان چسبندگی سنگها با ملات سیمان خالص به شرح زیر است :

 1 سنگهای آهکی سست دارای چسبندگی خوبی نیستند .

2 سنگهای آهکی سخت و نیمه سخت دارای چسبندگی بسیار  خوبی هستند .

3 سنگهای آهی فشرده چسبندگی متوسطی دارند .

4 گرانیتها نیز کمی چسبندگی دارند .

5 کوارتزیت و شیشه ها چسبندگی بسیار ضعیفی دارند .

نامگذاری مصالح سنگی

     مصالح سنگی بسته به ریزی و درشتی دانه ها به گروه های زیر تقسیم می شوند:

گروه درشت دانه از قطر 60 میلی متر تا 2 میلیمتر که شن نامیده می شود

گروه میان دانه از قطر 2 تا 06/0 که ماسه نامیده می شود

گروه ریز دانه از قطر 06/0 تا 002/. میلی متر که لای نامیده می شود.

و از قطر 002/0 میلیمتر کمتر بنام خاک رس نامگذاری شده است.

خشت

خشت ، خاک نمناک و یا گلی است که به آن  شکل داده باشند . گل مصرفی مخلوط همگن و ورز دیده آب و خاک می باشد. خشت پخته شده را آجر می نامند که در فصل بعدی به آن می پردازیم.

نحوه ساخت خشت

گلی که برای خشت زدن استفاده می شود شکل خمیری دارد و باید 15 تا 20 درصد ماسه داشته باشد. چنانچه مقدار ماسه آن کمتر باشد خشت موقع خشک شدن ترک می خورد. در قدیم ساختن گل بت دست انجام می شد. خاک را بصورت آب خورده در می آوردند و در آن آب ریخته ، زیر و رو می کردند تا گل درست شود. گل را می خواباندند تا کم کم آب به خورد خاک برود و خاک به حالت خمیری در آید. سپس گل را در قالب چوبی که روی زمین صاف گذاشته بودند قرار داده و با انگشتان دست به آن فشار وارد می کردند  تا قالب پر شور و گل شکل بگیرد. سپس روی خشت را با کف دست مالش می دادند تا تخت شود. آنگاه قالب را بر می داشتند و آن را برای خشت بعدی تمیز کرده پهلوی خشت قبلی قرار می دادند تا خشت بعدی را در کنار خشت قبلی درست کنند. خشتی که با دست درست می شود پوک است و تاب زیادی ندارد و خشت مالی با دست بسیار کند و گران                     تمام  می شود.

سه روش کلی برای خشک کردن خشت وجود دارد :

1 خشتهای تر را در اتاقهایی که روی کوره های هوفمان می سازد قرار داده از پایین اتاق هوای گرم و خشک به خشت می رسانند و هوای نمناک از بالا خارج می شود.

2 خشتها به طور اتوماتیک در واگنها چیده می شوند. این واگنها به اتاقهای مخصوص خشت خشک کنی هدایت می گردد و در آنجا هوای داغ را از پایین وارد می کنند و هوای سرد و نمناک شده را از بالا می ممکند.

3 خشتها را روی واگنها قرار داده به درون تونل مخصوص هدایت می کنند. از کف تونل از نزدیکی در خروجی به سوی در ورودی هوای داغ می دمند. در ابتدای ورود خشتها به تونل هوا ملایم است و به تدریج هر چه به در خروجی تونل نزدیک می شوند شدت گرما بیشتر می شود . در این طریقه خشتها یک روزه خشک می شوند.

آجر

آجر مصالحی است ساختگی و دگرگون شده که از پختن خشت به دست می آید . همانگونه که ذکر شد ماده اصلی آجر خاک می باشد که خود از اجزای مختلف تشکیل شده است.

مواد اولیه گل آجر :    گلی که در خشت زدن برای تهیه آجر استفاده می شود شکل خمیری دارد و باید 15 تا 20 درصد ماسه داشته باشد. چنانچه مقدار ماسه آن کمتر باشد آجر موقع خشک شدن ترک می خورد و موقع پختن نیز تغییر شکل زیاد می دهد و اگر مقدار ماسه آن زیاد باشد آجر دارای تخلخل زیاد شده سست می شود.

شکل آجر :  در زمانهای قدیم آجرها به ابعاد 5×4×4 سانتیمتر به نام آجر نظامی و همچنین در ابعاد                          5 × 25×25 سانتیمتر ساخته می شد که برای دیوار چینی و پوشش سقفهای تیغه ای و اغلب  برای فرش کفها  به کار می رفت. بتدریج شکل آجرها تغییر یافته ، به اندازه های کنونی تبدیل شده است ( 5*11*23 سانتیمتر و یا 5*10*21 سانتیمتر  ) به طور کلی طول آجر باید دو برابر عرض آن بعلاوه یک سانتیمتر باشد . آجرها ممکن است به صورت توپر ، توخالی و یا سوراخ دار تهیه شوند .

شکل سطح مقطع سوراخهای آجر ، مربع ، مستطیل و یا گرد می باشد ولی طبق استاندارد باید روابطی بین ابعاد سوراخها وجود داشته باشد مثلا ضلع مربع نبایستی از 15 میلیمتر بیشتر باشد و  قطر سوراخهای دایره شکل نباید از 20 میلیمتر بگذرد و برای سوراخها ی مستطیل شکل حاصل ضرب طول ×  عرض نباید از                           60 میلیمتر تجاوز کند .

برای کم شدن وزن آجر آنها را تو خالی می سازند ولی در جاهایی که به مقاومت بیشتری نیاز است از این گونه آجرها استفاده نمیگردد محل استفاده آجرهای توخالی اغلب ، سقفها و دیوارهای جدا می باشد . ضمناً آجرهای توخالی از نظر صدا و حرارت عایق تر خواهند بود .

خواص و مقاومت آجر : آجر خوب صدای زنگ می دهد و این نشانه توپری و مقاومت خوب و پایداری در مقابل یخبندان است . آجری که صدای خفه بدهد ، پوک ، نپخته ، و یا ترک دار است . آجر خوب حرارت را خیلی کم از خود عبور می دهد و بخوبی به ملات می چسبد ، کم ساییده می شود و سخت است . آجر پوک آب زیادی می مکد و در یخبندان می ترکد ، چنانچه آجر مقدار کمی آب جذب کند دلیل بر جوش بودن آن است و خوب به ملات   نمی چسبد . یک آجر خوب بین 8تا 18 درصد وزنش آب جذب میکند . وزن مخصوص آجرهای معمولی 1500 کیلو گرم در متر مکعب و برای آجرهای مرغوب 1800 کیلو گرم در متر مکعب می باشد . آجرهای معمولی بین 100 تا 150 کیلو گرم بر سانتیمتر مربع و آجرهای مرغوب بین 300 تا400 کیلو گرم بر سانتیمتر مربع و آجر جوش و سبز خیلی بیشتر از 400 کیلو گرم بر سانتیمتر مربع فشار را تحمل می کنند . ضریب گسیختگی آجر بایستی بین 10 تا 20 کیلو گرم بر سانتیمتر مربع باشد .

آجر جوش : چنانچه بخواهند برای مصرف در جای بخصوصی آجر جوش تهیه کنند بایستی در تهیه خاک و پختن آجر بیشتر دقت نمایند. خاک آجر جوش باید طوری انتخاب شود که تفاوت درجه گرمای عرق کردن و ذوب شدن آ، زیاد باشد آجر جوش باید سخت باشد لاشه نشود ، ترد نباشد ترک نداشته باشد در برابر ضربه پایداری کند کم ساییده شود زبر  باشد  و جای ساییده شدن آن نیز زبر بماند سطح شکسته آن شیشه ای  نباشد بلکه دانه دانه و پر باشد. در برابر یخبندان پایداری کند تاب فشاری آن از 400 کیلو گرم بر سانتیمتر مربع                کمتر نباشد.

آجر نسوز : منظور از نسوز بودن یک جسم ، این نیست که اصلاً نمی سوزد این نوع آجر تا یک حرارت معینی مقاومت می کند و نمی سوزد و پس از آن خواهد سوخت.

رس در درجه حرارت 2050 درجه و سیلیس در دمای 1685 درجه ذوب می شود.

جسمهای نسوز مخلوط خاک رس ، ماسه، منیزیت ، و دولومیت می باشند. این مواد را با گل رس ، آهک شکفته، اکسید منیزیم تهیه نموده ، پس از شکل دادن گل آن را می پزند . این نسوزها  را در صنعت ذوب آهن ، کارهای ساختمانی ، بخاریها، دیگهای بخار مورد استفاده قرار می دهند.

آجرهای لعابی : برای آنکه سطح آجر صاف ، زیبا و صیقلی باشد و آب در آن نفوذ نکند و در برابر مواد شیمیایی پایدار بماند روی آن لعاب نازک می زنند. 

یکی از این روشها آن است که روی آجر را با لعاب شیشه ای بی رنگ یا رنگی اندود کرده آن را می پزند دیگر آنکه نمای سفال پخته نشده را با جسم گدازآمور مانند اکسید سرب و یا اکسید قلع یا گداز آورهای رنگی اندود کرده آن را می پزند. هنگام پختن لعاب پوسته نازکی روی آجر بوجود می آورد. ضریب انبساط و انقباض لعاب و سفال بایستی یکسان باشد در غیر اینصورت پس از به کار رفتن چون با هم کار نمی کنند لعاب ترک می خورد.         

آجرهای ماسه آهکی : آب آهک در حرارت و فشار معمولی می تواند در سیلیس پوک اثر کند و ترکیب سیلیکات بدهد برای آنکه آب آهک بتواند در سیلیس بلوری هم اثر نماید باید به ملات ماسه آهک همراه با فشار زیاد حرارت داد. برای ساختن آجر ماسه آهکی گرد آهک زنده را با ماسه سیلیسی دانه بندی شده ریز دانه به نسبت وزنی 1 به 8  تا 1 به 12 مخلوط می کنند و روی آن کمی آب می پاشند. آن را هم می زنند تا نمناک شود و آهک شکفته گردد. خمیر ماسه آهک را روی قالب فولادی ریخته زیر فشار 400 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع شکل می دهند. خشت فشرده را روی واگنتهایی  گذاشته به استوانه فولادی (دیگ) می برند، در آنجا بخار خشک 180 تا 200 درجه و فشار 8 تا 16 آتمسفر و پس از 4 تا 8 ساعت خشتها به سیلیکات کلسیم تبدیل شده به عمل             می آیند. آجر ماسه آهکی دارای سطوحی صاف و در رنگهای گوناگون تهیه می گردد که در نما جلوه بسیار             خوبی دارد.

کاشی و سرامیک

کاشی و سرامیک فرآورده هایی هستند که سطح آنها به علت پخته شدن در دمایی معین به حال نیمه            شیشه ای در می آید چنان که خاصیت جذب آب آن بسیار کم شده در برابر ساییدگی ، فشار و ضربه مکانیکی مقاومت لازم را پیدا می کند و می تواند تغییرات ناگهانی دما (20 تا 100 درجه سانتیگراد ) را به خوبی                     تحمل کند . اگر یک سطح کاشی از لعاب معدنی پوشیده باشد ، کاشی را لعابدار می نامند.

نحوه تهیه کاشی و سرامیک : مواد اولیه تهیه کاشی خاک رس نسبتاً خالص است . برای تهیه لعاب اکسیدهای فلزات بخصوص اکسید سرب را به دوغابی که از قبل آماده کرده اند اضافه می کنند . دوغاب نیز از مخلوط آب و همان خاکی که کاشی را از آن ساخته اند درست می شود.

پس از تهیه خشت کاشی به ابعادی که مورد احتیاج است سطح مورد نظر را به دوغاب آغشته نموده ، آن را در کوره برده ، می پزند . در حرارت 1200 تا 1300 درجه خشت کاشی کاملاً می پزد . لعاب روی کاشی به علت وجود اکسید های فلزی به عنوان گدازآور در این درجه حرارت ذوب میشود . که پس از سرد شدن به حالت شیشه ای در آمده ، سطحی غیر قابل نفوذ ، رنگی و زیبا حاصل می گردد . سرامیک نسبت به کاشی درجه حرارت بالاتری پخته می شود و در ابعاد و نقشهای متنوع تولید می شود . همچنین کاشیهای مختلفی برای مقاومت در برابر اسیدها و قلیاها نیز تولید می شوند . بعضی از سرامیکها را روی ورقهای کاغذ چسبانده ، جاسازی می نمایند که هنگام استفاده در سطوح مورد نظر از پشت آنها را با ملات و یا چسب می چسبانند  . پس از اتمام کار سطح آنها را از کاغذها و مواد اضافی تمیز نموده ، اشکال زیبای آنها آشکار خواهد شد .

درجه بندی کاشیها : کاشیها را از نظر مرغوبیت و نداشتن عیب و نقص به سه درجه تقسیم می کنند :

الف) کاشی درجه یک : کاشیهای درجه یک کاشیهایی هستند که کاملاً سالم باشند و هیچگونه نقصی در سطح لعابدار و کناره آنها دیده نشود .

ب ) کاشی درجه دو : کاشیهای درجه دو کاشیهایی هستند که از نظر دید ظاهری یکی از معایب زیر را             داشته باشند :

1  کاشیهایی که در فاصله دو سانتیمتری تمامی کناره های سطح لعابدار آنها بیش از یک یا دو خال به قطر حداکثر نیم میلیمتر وجود نداشته باشد .

2 کاشیهایی که در تمام کناره های سطح لعابدارشان فقط یک لکه لعاب نگرفتگی حداکثر به ابعاد
 3*2 میلیمتر وجود داشته باشد .

ج ) کاشی درجه سه : کاشیهای درجه سه کاشیهایی هستند که از نظر دید ظاهری معایبی بیشتر از کاشی
درجه دو  دارند .

مصارف کاشی و سرامیک : کاشیها و سرامیک در حال حاضر برای سرویسهای بهداشتی ، آشپزخانه ها و کف اتاقها استفاده می شود و از نظر نازک کاری در حال حاضر موارد استفاده روزافزونی پیدا می کند . کاشیکاری و معرق کاری ( یک نوع کاشی ) در مساجد و مکانهای مذهبی نیز به وفور استفاده می شود . همچنین برای آزمایشگاهها و ساختمانهای صنعتی نیز کاشیهای ضد اسید ، ضد قلیل و ضد ضربه مورد استفاده قرار می گیرند .

فعالیت یکی از کارخانه های تولیدی سرامیک :

شرکت گرانیت کاشان (بهسرام) از سال 1379 در زمینی به مساحت 180 هزار مترمربع در شهر کاشان مهد تمدن کهن و هنر معماری ایرانی ، فعالیت تولیدی خود را آغاز نمود . استفاده از جدیدترین ماشین آلات ، مدرنترین تجهیزات و تکنولوژی روز جهانی زمینه ساز ایجاد کارخانه ای با 22 هزار متر مربع  فضای مسقف گردید . سرامیک های گرانیتی تولید شده در این شرکت در اندازه های 30*30 ، 40*40 ، 60*30 ، 60*40 سانتیمتر می باشد که با رنگها و طرحهای متفاوت در دو نوع ساب خورده و مات تولید می گردند . ظرفیت اسمی سالیانه تولید سرامیک گرانیتی در این شرکت 2/1 میلیون متر مربع می باشد که با بهره برداری از فاز دوم (توسعه) سقف تولید به قریب 5/2 میلیون متر مربع در سال بالغ خواهد گردید .