دستورالعمل طراحی سازه ای و الزامات و ضوابط عملکردی و اجرائی نمای خارجی ساختمان : ضابطه شماره 714 | 3-4- قطعات یا پانل‌ های سنگی (پوشش نما)

1-3-4- انواع سنگ‌های نما 

سنگ‌های گرانیت، سنگ آهک، تراورتن، ماسه سنگ، سنگ لوح، ماربل و کوارتزیت به شرط رعایت مشخصات و استانداردهای بند 4-3-2 در نمای خارجی ساختمان‌ها، قابل استفاده می‌باشند. 

1-1-3-4- گرانیت 

گرانیت یا سنگ خارا در پوسته جامد زمین به وفور یافت می‌شود و حدود 50 درصد از سنگهای آذرین درونی را شامل می‌شود. از نظر ترکیب شیمیایی این سنگ دارای حدود 65 تا 70 درصد اکسید سیلیسیم ،14 تا 15 درصد اکسید آلومینیوم به اضافه اکسیدهای آهن، سدیم، پتاسیم، کلسیم، منیزیم و تیتانیوم است. این سنگ به لحاظ ترکیب شیمیایی و وجود کانی های مختلف به رنگ‌های سفید، قرمز، سبز، خاکستری و سیاه در بسیاری از نقاط جهان یافت می‌شود. گرانیت‌ها ازسنگ‌های سخت محسوب می‌شوند و به این ترتیب جزو مصالح بادوام ساختمانی قرار می‌گیرند. گرانیت‌ها در برابر نفوذ آب و اثر ضربه مقاومند و محیط‌های صنعتی را به خوبی تحمل می‌نمایند. ظاهر گرانیت متاثر از کار انجام شده بر روی سطح نهایی آن است که ممکن است چکشی،کلنگی، تیشه ای یا صیقلی باشد. بهترین نمای سنگگرانیت حالت صیقلی آن است که زیبایی رنگ و انعکاس کریستال‌های آن را نمایش می‌دهد. سطح گرانیت بر اثر حرارت و تفاوت ضریب انبساط و انقباض بین اجزای کریستالی مختلف آن به صورت سوخته در می‌آید. سنگ گرانیت به علت هزینه سنگین استخراج، برش و صیقل ،نسبتاً گران است به همین دلیل بیشتر در نمای ساختمان‌های مهم به کار برده می‌شود . 

از دیدگاه تجاری گرانیت، سینیت، کوارتز، مونزونیت، گرانودیوریت، کوارتز دیوریت و دیوریت که از سنگ های آذرین درونی هستند، در اصطلاح تجاری « گرانیت » نامیده می‌شود و به سنگ‌های آذرین تیره رنگ گابرو، بازالت، دیاباز، انورتوزیت و پیروکسینیت (از سنگ‌های اولترامافیک) در اصطلاح تجاری » گرانیت سیاه » گفته می‌شود. 

2-1-3-4- تراورتن 

تراورتن نوعی سنگ آهک متخلخل و سبک است که در چشمه‌های معدنی و غارها تشکیل می‌شود. تراورتن‌ها از نظر شیمیایی، کربنات کلسیم هستند که در اثر عبور آب چشمه‌ها از لایه های آهکی بوجود می‌آیند. انواع مختلف این سنگ در کشور به وفور یافت می‌شوند و می‌توان از رنگ‌های قرمز، لیموئی، گردوئی، سفید و کرم آن نام برد. تراورتن به دلیل مقاومت قابل قبول، برش پذیری و صیقل پذیری خوب، شرایط استخراج خوب (به دلیل اینکه اغلب با لایه بندی افقی، شیب کم و در نقاط کم ارتفاع و قابل دسترسی تشکیل میگردند)، عدم وجود ساختارهای تکنوتیکی بر روی این ذخایر، زیبایی ظاهر ،وجود تخلخل جهت تسهیل چسبیدن به ملات، از پرمصرفترین سنگ‌های ساختمانی است. 

تراورتن گاهی اوقات به منظور مقاصد تجاری در گروه سنگ آهک طبقه بندی می‌شود (زیرا اساساً از کربنات کلسیم تشکیل شده) و بعضی مواقع در صورتی که صیقل پذیر باشد، در گروه مرمرها قرار می‌گیرد. 

سنگ آهک در سه گروه تقسیم بندی می‌شود:   

I - (چگالی کم)، سنگ آهکی که دارای چگالی بین 1760 تا 2160 کیلوگرم بر مترمکعب می‌باشد. 

II - (چگالی متوسط)، سنگ آهکی که دارای چگالی بیشتر از 2160 تا 2560 کیلوگرم بر مترمکعب می‌باشد. 

III - (چگالی زیاد)، سنگ آهکی که دارای چگالی بیشتر از 2560 کیلوگرم بر مترمکعب می‌باشد. 

3-1-3-4- ماسه سنگ 

از دیدگاه تجاری ماسه سنگ، سنگی رسوبی است که اساساً از قطعات کانی و خرده سنگ در اندازه ماسه (از 0/06 میلیمتر تا 2 میلیمتر) تشکیل شده است. جنس ذرات ماسه عمدتاً از انواع کانی‌های مقاوم و بیشتر از نوع کوارتز و در مواردی کلسیت یا کانی های دیگر است و داراي حداقل 60 درصد سیلیس می‌باشد که توسط موادی همچون سیلیس، اکسیدهای آهن، کربنات‌ها یا رس به درجات کم یا زیاد سیمانی شده باشد. ماسه سنگ معمولاً دارای مقاومت فشاری بیش از 28 مگاپاسکال بوده و ممکن است از محل سیمان یا از بین دانه های تشکیل دهنده بشکند اما به طور معمول از محل سیمان می‌شکند. رنگ ماسه سنگ‌ها اغلب از سیمان آن‌ها منشا می‌گیرد. ماسه سنگ‌ها متخلخل و نفوذپذیر بوده و تخلخلشان از 1 تا 30 درصد متغیر است ."ماسه سنگ کوارتزیتی" نوعی سنگ مقاوم و متراکم و معمولاً سفید رنگ است که تقریباً به طور کامل از ذرات کوارتز تشکیل یافته است (حداقل 90 درصد سیلیس آزاد شامل دانه های کوارتز و سیمان سیلیسی) .

"کوارتزیت" ماسه سنگ به شدت سخت شده و دگرگون شده حاوی 95 درصد سیلیس آزاد و دارای سطح ناهمواری است که به طور معمول از بین دانه ها می‌شکند. این نوع سنگ که اغلب با سنگگرانیت نیز اشتباه می‌شود دارای ویژگی های متفاوتی بوده و از گرانیت سخت تر است. این سنگ با ظاهر زبر و بلوری خود قابل شناسایی است. کوارتزیت به دلیل ظاهر زبر آن بیشتر در ساختمان‌های ارزان قیمت و روستایی به کار برده می‌شود و به رنگ قهوه ای سوخته، سرخ، خاکستری و قهوه ای نیز یافت می‌شود. 

به طور معمول انواع ماسه سنگ را برحسب نوع سیمان یا ماده دربرگیرنده آن نامگذاری می‌کنند؛ مانند ماسه سنگ سیلیسی (ماده دربرگیرنده آن عمدتاً سیلیس است)، ماسه سنگ آهکی (ماده دربرگیرنده و یا دانه های آواری و یا هر دو را کربنات کلسیم تشکیل می‌دهد)، ماسه سنگ رسی (دارای مقدار کافی رس برای اتصال جزئی سیلیسی بین دانه های کوارتز بوده و کماکان می‌تواند در این گروه قرار بگیرد)، ماسه سنگ آهن دار (ماسه سنگی با مقادیر فراوان از کانی های اکسید آهن که مشخصاً رنگ قرمز متمایل به قهوه ای به سنگ میدهد.) 

ماسه سنگ با توجه به میزان اکسید سیلیسیوم (سیلیس) آزاد موجود در آن‌ها بصورت زیر طبقه بندی می‌شود: 

I - ماسه سنگ، محتوی حداقل 60 درصد اکسید سیلیسیوم (سیلیس) آزاد 

II - ماسه سنگ کوارتزی، محتوي حداقل 90 درصد اکسید سیلیسیوم (سیلیس) آزاد 

III - سنگ کوارتز (کوارتزیت)، محتوی حداقل 95 درصد اکسید سیلیسیوم (سیلیس) آزاد 

4-3-1-4- مرمر  

مرمرها به صورت سنگ‌های دگرگون شده سفید، خاکستري و رنگی ،درخشندگی و شفافیت و زیبایی خاصی دارند و به همین جهت در صنعت سنگ‌های تزئینی جایگاه ویژه‌ای یافته اند. مرمر درشت بلور، سفید یا خاکستری روشن تا کرم را اصطلاحا کریستال می‌گویند. مرمر کریستال سفید را اصطلاحاً سنگ چینی می نامند. 

از نظر تجاری مرمر شامل کلیه سنگ های آهکی اعم از دگرگون یا غیردگرگون می‌شود که برای صیقل دادن مناسب بوده و جلای خوبی دارند. مرمر را برحسب مقدار کربنات منیزیم یا کلسیم به نام های مرمریت کلسیتی، مرمریت منیزیتی (یا دولومیتی) می‌نامند. این سنگ با توجه به وجود ناخالصی ها به رنگ روشن و سفید تا رنگی و نهایتا تیره وجود دارد. سختی کلسیت 3 ولی سختی کربنات منیزیم 3/5 الی 4 است؛ از این رو مرمرهای کلسیمدار از منیزیم دار مقاوم تر هستند. مرمرهای متشکل از کلسیت خالص مصرف شده در پله ها و کف و یا بیرون ساختمان‌ها معمولا زود خرد می‌شوند. به خاطر تداخل و قفل بندی دانه های بلور، مرمر دارای تخلخل بسیار کمی است که از حدود 0/0002 الی 0/5 درصد حجم سنگ را اشغال می‌کند. از این رو قادر به آبگیری زیاد نیست و در مقابل عمل یخ زدگی مقاومت بیشتري دارد. 

 این نوع سنگ نیز در کشور ایران فراوان یافت می‌شود و مورد مصرف قرار میگیرد. مرمرهای ایران به رنگ‌های بسیار متنوع از سیاه گرفته تا کرم، صورتی، کرم گلدار، صورتی گلدار، گل پنبه ای، قرمز و طیف ها و تلفیق های متفاوتی از رنگ های فوق الذکر وجود دارند. از معادن معروف این نوع سنگ می‌توان به معادن مرمر سیاه نجف آباد و لاشتر، سفید تا کرم جشقان صورتی، کرم و گل پنبه ای منطقه خورو بیابانک در استان اصفهان و کرم دهبید اشاره کرد. 

5-1-3-4- سنگ لوح (اسلیت) 

شیل ها، ماسه سنگ های ناخالص و به طور کلی همه سنگ‌هایی که دارای مقادیر زیادی کانی رسی هستند، در صورتیکه تحت فشار قرار بگیرند متراکم شده و تخلخلشان را از دست میدهند. چنین سنگی که به مقدار کمی دگرگون شده است و قابلیت جداشدگی به صورت ورقه های ضخیم را داراست "سنگ لوح" (اسلیت) نامیده می‌شود. این سنگ دگرگون ریز بلور که غالباً از شیل مشتق شده بیشتر حاوی میکاها، کلریت و کوارتز است. کانی های میکادار جهت یابی شبه موازی دارند و بنابراین رخ خوبی به سنگ می‌دهند که سبب می‌شود سنگ به صورت ورقه هایی نازک اما سخت بشکند. 

2-3-4- ویژگی ها و مشخصات فنی کلی و حدود قابل پذیرش سنگ نما 

برای نماسازی ساختمان‌ها باید از سنگ‌هایی استفاده کرد که مشخصات زیر را داشته باشند: 

- از نظر بافت و ظاهر سالم بوده و پوسیدگی نداشته باشد. همچنین بادوام و عاری از هوازدگی و رگه های سست مارنی ،میکایی، الیوین، پیریت، ترکیبات سولفاتی و سولفیدی و سایر موادی که در اثر عوامل جوی و هوازدگی تخریب می‌شوند باشد. 

- سنگ نما باید فاقد شیار، ترک، درزهای باز، حفره یا دیگر نقص هایی که احتمال دارد به انسجام ساختاری آن در زمینه استفاده مورد نظر آسیب وارد کند، باشد. همچنین سطوح و خطوط مرئی سنگ نباید لب پریدگی داشته باشد. 

- در مقابل عوامل جوی نظیر باران، تابش خورشید، گازهای موجود در هوا، بخار آب و وزش باد مقاوم باشد. 

- سنگ لوح مورد استفاده براي بخش های بیرونی در محیط با جو اسیدی یا در نواحی صنعتی که در آن آلودگی شدید هوا وجود دارد باید عاری از نوارهای کربن‌دار باشد.سنگ لوح باید به گونه ای انتخاب شود که دارای ظاهری طبیعی باشد. 

- سطوح نمای سنگ باید یکنواخت بوده و به بهترین وجه کلنگی، تیشه ای، چکشی یا صیقلی شود به نحوی که رگه ها و نقش طبیعی آن به خوبی مشخص باشد. 

- سنگ باید متراکم و دارای ساخت و بافت یکنواخت بوده و از بلورهای ریز تشکیل شده باشد و درجه خلوص آن حتی المقدور زیاد باشد.

- حداکثر قدرت مکش آب برابر %8 وزن سنگ باشد. 

- در برابر یخ زدگی و هوازدگی مقاومت کافی داشته باشد. 

- آب درون آن نشت نکند به عبارت دیگر در آب از هم پاشیده نشده و با آن ترکیب نشود. 

- در مورد سنگ‌های نما ضریب انبساط حرارتی کانی های مختلف سنگ و همچنین ملات پشت آن باید نزدیک باشد تا از خرد شدن سنگ و جدا شدن آن از ملات جلوگیری به عمل آید.

- حداقل ضخامت سنگ پلاک نمای چسبانده شده 20 میلیمتر است . 

- جذب آب، میزان حل شدن در آب، تخلخل، پایداری در برابر هوازدگی و مواد شیمیایی باید با استانداردهاي جدول 4-1 تطابق داشته باشد .

- بافت و رنگ مطلوب، در دامنه تغییرات مجاز از طریق کنترل و مقایسه نمونه هایی که معرف کل مصالح تولیدي برای پروژه می باشد باید تایید شود. نمونه های معرف با بررسی تعدادی کافی از نمونه ها، قبل از تولید، که نشانگر گستره کاملی از تغییرات در رنگ و بافت سنگ مشخصی میباشد، انتخاب می شود. 

- سنگ های ساختمانی نما باید با الزامات فیزیکی جدول 4-1 مطابقت داشته باشند .

الف - مقاومت فشاری حداقل، مقاومت خمشی و مدول گسیختگی باید بر پایه حداقل متوسط مقاومت نمونه های آزمایش شده در چهار شرایط تر یا خشک و موازیي یا عمود بر برش، باشد. 

ب - مشخصات فیزیکی مفروض در جدول 4-1 معرف مشخصات سنگ مناسب برای استفاده در نماي خارجی ساختمان است. استفاده از سنگ با مقاومت فشاری، مقاومت خمشی و مقاومت در برابر ساییدگی کمتر از حداقل مقادیر تجویزی در جدول 4-1 مجاز نیست. 

3-3-4- حداقل ضخامت سنگ مهار شده 

ضخامت مورد نیاز سنگ برای پروژه های مختلف نمای سنگی از طریق محاسبات سازه ای یا آزمایشات عملکردی به خصوص مقاومت خمشی و بار گسیختگی در مهار تعیین می شود. حداقل ضخامت قطعات سنگی براساس نوع سنگ و مشخصات آن، ابعاد قطعه سنگی، بارهای وارد شده، محل قرارگیری و جهت آن روی ساختمان، رویارویی با شرایط جوی و عمر مفید مورد انتظار، نوع مهار و سیستم مهاربندي و ترتیب قرارگیری، ملاحظات مربوط به حمل و نقل و سهولت کار با آن و مشخصات معماری نظیر نوع پرداخت تغییر می کند. حداقل ضخامت های اسمی برای قطعات سنگی مهار شده (اجرای خشک)، جهت اجرا در سطوح خارجی قائم با سطح صاف عبارتند از: 30 میلیمتر برای گرانیت، سنگ لوح، سنگ آهک با چگالی بالا، مرمر و تراورتن؛ 50 میلیمتر برای سنگ های با پایه کوارتزی درشت دانه و سنگ آهک با چگالی کم. 

در صورتیکه قطعات سنگی کوچکتر از 0/75 متر مربع باشند، ضخامت های فوق می تواند کاهش یابد و در صورتیکه ابعادآن از 1/5 مترمربع بیشتر باشد یا در معرض فشار باد بسیار شدید قرار گیرد، ضخامت ها باید افزایش یابد. 

در صورتیکه قطعات سنگی به صورت سنگ درپوش، زیر سقف، کتیبه، کف پنجره، پیش آمدگی یا بلوک لقمه پشتیبان استفاده شوند، به علت آنکه بر اثر وزن خود تحت بار خمشی دائمی قرار دارند، ضخامت آن‌ها باید افزایش یابد.