دکتر علی حیدری-دانشیار مهندسی عمران-سازه Email: این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید
مقدمه
اولين نمونه‌هاي شناخته شده كاربرد موزائيك از سنگريزه‌ها متعلق به قرن هشتم قبل از ميلاد و در آسياي صغير است. در قرن سوم قبل از ميلاد يوناني‌ها سنگفرشهاي موزائيكي وسيعي از سنگريزه‌هاي تيره‌رنگ با انتقال تدريجي بسيار ظريف به سمت رنگ روشن ساختند. موزائيك‌هاي مقدونيه به درجه اوج صنعت خود رسيدند، آنها با ساروج كردن تكه‌هاي باريكي از سرب خط فاصل تنديس‌ها را طراحي كردند و به آنها استحكام بخشيدند. در موزائيك‌هاي قديمي چيني‌ها آميخته‌اي از نقش‌هاي هندسي و نقش مايه‌هاي گل و گياه بود و اغلب با كاشي‌هاي سقف طرح‌ريزي مي‌شد. در مقابل موزائيك‌هاي پرتغالي‌ها به‌طور معمول برجسته و انتزاعي بود. سنگفرشهاي موزائيكي اسپانيا بيشتر پالوده شده و با سنگريزه‌هاي خاكستري، سفيد و ارغواني انواع طرح‌هاي هندسي را خلق كرده‌اند. در بعضي از فرهنگ‌ها، سنگ علاوه بر جنبه كاربردي و تزئيني, اهميت معنوي نيز داشت. در باغ‌هاي ژاپني، سنگ‌ها، بنياد و روح باغ، به‌شمار مي‌رفت و در باور آنها سنگ پناهگاه خيابان بود. اغلب سنگ‌هاي ويژه را در محل وسيعي از شن و ماسه قرار مي‌دهند كه به زيبايي شيار كشيده شده تا به اجناس آرامش و تعادل كامل دست دهد.
سنگ‌هاي مصنوعي از تنوع بيشتري نسبت به سنگ‌هاي طبيعي برخوردار هستند. طرح‌هايي كه براي سنگ مصنوعي مي‌توانند مورد استفاده قرار گيرند از آنجايي كه در انتخاب رنگ و نيز اجزاي تشكيل‌دهنده سنگ محدوديت ندارند، بسيار متنوع و زيبا هستند. به‌كارگيري اجزا و دانههاي غيرمعمول مانند قطعات فلزات اجزاي فسيلي و نيز هر دانه مورد نظري كه بتواند در تركيب مخلوط سنگ‌هاي مصنوعي قرار گيرد جزو مزايايي است كه زيبايي منحصر به‌فردي به سنگ‌هاي مصنوعي مي‌دهد. علاوه بر اينكه رنگدانههاي مختلفي مي‌تواند براي رنگ كردن سنگ مصنوعي به‌كار برده شوند و هر رنگ تركيب خاصي را به سنگ مي‌دهد، ثبات رنگ در تمام قطعات سنگ و اسلب‌ها و تيل‌ها از ديگر خصوصيات سنگ‌هاي مصنوعي است. بنابراين بازي رنگ كه در سنگ‌هاي طبيعي به چشم مي‌خورد در مورد سنگ‌هاي مصنوعي وجود ندارد. از نظر مقاومت سنگ‌هاي مصنوعي در برابر فشار، انعطاف‌پذيري و يخ‌زدگي و خراش‌برداري مي‌توان اذعان داشت كه نسبت به سنگ‌هاي طبيعي از وضعيت بهتري برخودارند. وزن سنگ‌هاي مصنوعي نسبت به سنگ‌هاي طبيعي كمتر است، به همين دليل در صنعت ساختمان از مطلوبيت بيشتري برخوردار هستند، چرا كه بار اضافي وارد بر سازه را به همراه ندارند و نيز قابليت نصب ساده‌تري دارند. علاوه بر آن سنگ‌هاي مصنوعي در ضخامت‌هاي كمتري قابليت برش و قالب‌گيري را دارند. مزيتي كه در بسياري از سنگ‌هاي طبيعي به‌علت وجود فضاهاي خالي امكان‌پذير نيست.
سنگ‌هاي مصنوعي كاملا به‌هم فشرده و فاقد فضاي ريز و حفرات ميكروني موجود در سنگ‌هاي طبيعي به‌واسطه بافت و ساخت آنها است. از نظر قيمت، سنگ‌هاي مصنوعي به مراتب قيمتي كمتر از سنگ‌هاي طبيعي دارند، چرا كه كارهاي دشواري كه روي سنگ طبيعي براي رساندن آن به بازار و قابل استفاده كردن آن انجام ميشود در مورد سنگ‌هاي مصنوعي وجود ندارد. عمر مفيد سنگ‌هاي مصنوعي به‌علت كاربرد تركيبات سيماني به‌عنوان چسباننده ذرات بيشتر از سنگ‌هاي طبيعي است و همچنين پايداري و دوام آنها در برابر تغييرات شديد آب و هوايي و يخ‌زدگي و نيز اشعه ماوراي بنفش بسيار زياد است. حال آنكه سنگ‌هاي طبيعي دچار تغيير رنگ، خردشدگي و نيز كدر شدگي مي‌شوند. از لحاظ مقدار باطله بايد گفت كه سنگ‌هاي مصنوعي ضايعات نداشته و حتي مي‌توان آنها را از قطعات باطله سنگ‌هاي طبيعي توليد كرد، بنابراين از نظر اقتصادي بسيار به صرفه هستند. به‌علت عدم وجود رگه در سنگ‌هاي مصنوعي و نيز قابليت بسته‌بندي اتوماتيك آنها در بسته‌بندي‌ها، در هنگام حمل و نقل هيچ‌گونه آسيب و شكستگي در سنگ ايجاد نمي‌شود و ضایعات حدود 15 درصدي كه در سنگ‌هاي طبيعي در هنگام حمل به سر پروژه بهوجود ميآيد، وجود ندارد. همچنين قابليت توليد نامحدود سنگ مصنوعي از يك نوع خاص مي‌تواند در برابر محدوديت منابع طبيعي سنگ قابل توجه باشد.
تقسیم بندی سنگ از نظر شستوپروف
سنگ‌هاي قابل برش مورد استفاده براي مصارف گوناگون را شستوپروف (Shestoperov) در سال 1983 به شرح زير پيشنهاد كرد.
1- سنگ روكار بناها: آهك‌هاي متراكم، ماسه سنگ، مرمرهاي الوان، توف‌هاي آتش‌فشاني، گرانيت، سينيت، ديوريت، لابرادوريت، كابرو، بازالت و سنگ‌هاي ديگري كه قابل دسترس بوده و با شرايط ساختمان سازگاري داشته باشند.
2- سنگ مورد استفاده در ديوارها: آهك، دولوميت، ماسه سنگ‌ها، سنگ گچ و توف‌هاي آتش فشاني است.
3- سنگ نماي داخل بناها: مرمرهاي صيقل‌پذير، سنگ گچ، توف، برش، كنكومراهاي با سيمان كربناته.
4- سنگ‌هاي مورد استفاده براي مصارف خاص صنعتي که شامل موارد ذيل است:
الف- سنگ‌هاي مقاوم در مقابل حرارت شامل: سنگ صابون (تالك، تالك شيست) توف، آندزيت، بازالت، دياباز
ب- سنگ‌هاي مقاوم در برابر اسيد شامل: گرانيت، ديوريت، كوارتزيت، ماسه سنگ‌هاي سيليسي، آندزيت، تراكيت، بازالت، دياباز، كلسيت.
ج- سنگ‌هاي مقاوم در مقابل قليائي شامل: آهك‌هاي متراكم، دولوميت‌ها، منيزيت‌ها، ماسه سنگ‌هاي آهكي.
د- سنگ‌هاي مورد استفاده براي پله‌هاي خارجي بنا شامل: ماسه سنگ، گرانيت، ديوريت، سينيت، كابرو، بازالت.
و- سنگ‌هاي مورد استفاده براي پله‌هاي داخلي بنا شامل: مرمر، گرانيت، لابردوريت.
استخراج بلوك سنگ از معدن
استخراج بلوك سنگ از معدن توسط دستگاه سيم برش الماسه و يا انفجار صورت مي‌پذيرد. در استخراج سنگ‌هاي ساختماني علاوه بر نمونه بلوك سنگ جهت تامين سنگ نما، از باطله‌هاي آنها نيز استفاده مي‌گردد. از جمله استفاده از اين باطله‌ها در استفاده از جداول در خيابان‌ها است. در استخراج سنگ‌هاي ساختماني بايد توجه داشت كه بهگونه‌اي سنگ استخراج شود تا كمترين باطله را داشته و با بهترين كيفيت استخراج شود. در سنگ‌هاي آهكي و مرمريتي از سيم برش الماسه و انفجارهاي كنترل شده، جهت استخراج سنگ استفاده ميشود. خيراً از مواد منبسط شونده همچون كتراك نيز جهت استخراج سنگ‌ها بهصورت بلوك‌هاي منظم جهت كاهش باطله استفاده میشود.
سنگ مصنوعي چيست؟
سنگ مصنوعي، از ترکيب شن و سيمان و رنگدانه و رزين با پايه آب توليد ميشود. تقريبا در اغلب موارد از مخلوط يک قسمت سيمان دو قسمت سنگريزه، سه قسمت شن نرم شسته يا خاک سنگ استفاده ميشود. معمولا نسبت آب سیمان مناسب 0.35 است. معمولا تا دو ساعت بعد از مخلوط شدن مصالح با آب، میبایست بتن مصرف شود. هر چقدر بتن ديرتر مصرف شود، کیفیت بتن به دلیل گیرش اولیه پايين ميآید. سنگ‌هاي مصنوعي از ترکيب مجدد سنگ‌هاي طبيعي با مواد افزاينده ديگر بهدست ميآيد که وزن کمتري داشته و در نتيجه نصب آنها سريع‌تر است. اين سنگ‌ها از ترکيب سيمان، رس‌ها، دانههاي سنگ‌هاي ضايعاتي و خاک‌هاي سبک وزن ساخته مي‌شوند. مواد به‌کار رفته در اين سنگ‌ها کيفيتي مبتني بر ملاحظات محيطي و انساني دارند. رنگدانههاي اکسيد آهن رنگ مورد نظر را به اين سنگ‌ها مي‌دهد. ترکيبي که از اين طریق بهدست ميآيد در قالبی که داراي نقش و نگارهاي سنگ‌هاي طبيعي است ریخته ميشود. به اين سنگ‌ها سيماني معمولی اضافه میگردد. از نظر قيمت، سنگ‌هاي مصنوعي به مراتب قيمتي کمتر از سنگ‌هاي طبيعي دارند، زیرا کارهاي دشواري که بر روي سنگ طبيعي براي رساندن آن به بازار و قابل استفاده کردن آن انجام ميشود در مورد سنگ‌هاي مصنوعي ضرورتي نداشته و داراي وزني کمتر و ضخامتي کوچکتر هستند. علاوه بر اينها مقاومت آنها در تحمل بارها زياد است.
مقاومت سنگ‌هاي مصنوعي در برابر عوامل شيميايي
مقاومت سنگ‌هاي مصنوعي در برابر عوامل شيميايي بستگي به مواد سنگ و عوامل باندهاي دربر گيرنده و سازنده آنها دارد. محصولات سنگ مصنوعي كه از مرمريت يا دانههاي آهكي ساخته مي‌شوند مانند سنگ‌هاي آهكي رفتار مي‌كنند در صورتي‌كه سنگ‌هايي كه با دانههاي سيليكاته (ماسه‌هاي سيليكاتي، كوارتز، بازالت، پرفيري و غيره) ساخته مي‌شوند همان مقاومت سنگ‌هاي سيليكاته را دارند. هر دوي اين محصولات كه باندهاي در برگيرنده آنها از رزين تشكيل شده مي‌توانند در طبقه‌بندي مواد ضداسيد قرار گيرند.
مشخصات فيزيكي- مكانيكي سنگ مصنوعي
سنگ‌هاي مصنوعي كه از دانههاي آهكي ساخته شده‌اند در مقابل پاخوردگي مقاومت دارند چرا كه مواد به‌كار رفته در آنها در مقابل سايش مقاوم هستند. به همين ترتيب سنگ‌هايي كه از ماسه‌هاي سيليكاته، كوارتز، يا ماسه‌هاي گرانيتي ساخته شده‌اند در مقابل سايش و پاخوردگي مقاوم هستند.
مراحل توليد بلوک سنگ مصنوعي
هر پلان توليد به سه بخش ميشود که خود به‌وسيله ماشين‌آلاتي که پروسه‌هاي خاص دارند تجهيز شده است.
ساخت بلوک
۱- ماشين‌ها و تجهيزاتي که ترکيبات مخلوط را تامين مي‌کنند و آنها را براي پلان بعدي مهيا مي‌سازند.
۲- ماشين‌ها و تجهيزاتي براي مخلوط کردن ترکيبات و فرستادن آنها به خط ساخت بلوک
۳- ماشين‌هاي ترکيب کننده بلوک و به‌منظور فشرده کردن و فشار و لرزش تحت شرايط خلاء
بريدن بلوک‌ها در ابعاد مورد نظر
1- ماشين‌ها و تجهيزاتي براي برش بلوک‌ها
فرآيندهاي پرداخت
1- خطوط پيوسته و ماشين‌آلاتي براي پرداخت اسلب‌ها (کاليبره کردن، پوليش، اندازه کردن و ابزارکاري)
در پايان اين خط توليد، مرحله بسته‌بندي اتوماتيک براي قطعات انجام ميشود.
مواد خام موجود در ترکيب سنگ مصنوعی
مواد خام اصلي که در ترکيب سنگ مصنوعي به‌کار مي‌روند عبارتند از: دانهها، دانههای پرکننده، رنگدانهها، افزودني‌ها و چسباننده‌ها (رزین یا سیمان)، که در زیر در مورد هر یک توضیح داده میشود.
دانهها: مواد سنگي هستند که با عوامل چسبنده مخلوط شده و مخلوطي را مي‌سازند که کاملاً فشرده ميشود. دانهها ممکن است آهکي باشند مانند مرمريت، دولوميت و ديگر سنگ‌هاي آهکي يا سيليکاته باشند مانند گرانيت، پرفيري، کوارتز، بازالت، ماسه‌هاي سيليکاتي، کوارتزيت و غيره. دانهها معمولاً به شکل دانههاي ماسه در اندازه‌هاي مختلف به‌کار برده مي‌شوند. دانهها ممکن است از خردايش قطعات بزرگتر سنگي و يا از رسوبات ماسه‌اي به‌طور مستقيم بهدست آيند. انتخاب طبيعت، اندازه و دانه‌بندي آنها بستگي به سيماي سنگ و مشخصات فيزيکي و مکانيکي محصول دارد.
خردايش و انتخاب دانههاي آهکي: دانههاي خشک را باید به اندازه‌هاي مورد نياز خرد کرد. مراحل توليد اين قطعات همانطور که قبلا گفته شد در ابعادي که لازم است تا مخلوط شوند و بسته به اندازه سنگ‌هاي استفاده شده در پلان توليد دارد. البته ابعاد بيش از ۳۰۰ ميلي‌متر نمي‌باشد، لذا مي‌توان از مواد باطله نیز استفاده کرد. سنگ‌هاي کوارتز، کوارتزيت و گرانيت معمولاً بايد به ابعاد ۵۰-۲۰ ميلي‌متر خرد شوند.
پودرها و مينرال‌هاي پرکننده: وقتي مينرال‌هاي پرکننده با رزين مخلوط شوند، چسب‌هاي پايه‌رزيني را تشکیل مي‌دهد. آنها حاوي مواد معدني و سنگي کاملاً خرد شده با جنس‌هاي متفاوت هستند. به‌طور طبيعي، کربنات کلسيم براي سنگ‌هاي ترکيبي مورد استفاده قرار مي‌گيرند که از دانههاي آهکي که در ابعاد سيليکا مي‌باشند در ترکيب خود به‌کار گرفته و به‌وسيله دانههاي سيليکاتي شکل مي‌گيرند. مينرال‌هاي پرکننده مانند دانهها به‌طور وسيعي در ترکيب مواد خام به‌کار مي‌روند.
افزودني‌ها: مواد مختلفي هستند که به مقاصد مختلف و به‌مقدار بسيار کم به مخلوط افزوده مي‌شوند. کاتاليزيست‌ها و پروموترها براي سخت کردن رزين به مخلوط اضافه مي‌شوند که بين ۱ تا ۳ درصد ترکيب وزني مخلوطند.
چسبانده‌ها: داراي ترکيبات ساختاري رزيني هستند که همراه با پرکننده‌ها براي چسباندن دانهها به‌کار مي‌روند و پس از سخت شدن، پرکننده‌ها و دانهها را به‌هم چسبانده و سنگي فشرده و مقاوم را به وجود مي‌آورند. رايج‌ترين چسب ارگانيکي که مورد استفاده قرار مي‌گيرد رزين پليمري غيراشباع با فرمولي بسيار مناسب براي توليد محصولات سنگ مصنوعي است. رزینی که به‌طور گسترده مورد استفاده قرار مي‌گيرد، اورتوفتاليک است که رزينی نيمه‌سخت با حداقل واکنش است. رزين‌هاي پلي‌استر نیز محصولاتي با کاربرد فراوان هستند. به‌علت وجود خص.صیات مناسب آنها، در مناطق با تکنولوژي بالا مانند اتومبيل‌سازي و علوم وابسته به ساختمان‌ها و صنايع ترکيبي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. در تکنولوژي سنگ‌هاي مصنوعي، هم از چسب‌هاي ارگانيک (و رزين‌هاي ساختاري) و هم از چسباننده‌هاي غيرارگانيک (سيمان پرتلند) استفاده میشود. لازم به ذکر است که هر چسباننده، ويژگي‌هاي خاص خود را به محصول میدهد.
رنگدانهها: با اضافه کردن رنگدانه، میتوان رنگهای مختلف را به محصول داد. رنگدانهها نقش رهبري و هدايت‌کنندگي در پروسه ساخت را دارند، در واقع به‌همراه رنگ طبيعي و اندازه دانههای آنها، رنگ‌هاي جذاب و زيبايي بهوجود ميآید. رايج‌ترين رنگدانههاي مورد استفاده اکسيدهاي فلزي پودر شده مي‌باشند که مي‌توان به‌سادگي آنها را تامين نمود. این رنگها به‌عنوان رنگ‌هاي صنعتي در بازار وجود دارند. بهدليل ساختار شيميايي ثابت اين رنگدانهها، اين اکسيدهاي فلزي به مرور زمان تغيير رنگ نمي‌دهند .مقدار کمي از اکسيدها معمولاً بين ۳ تا ۵ کيلوگرم در هر مترمکعب براي رنگ کردن مخلوط سنگ مصنوعي به‌کار مي‌رود.
سیمان: سيمان ماده‌اي چسبنده‌ای است که باعث چسبیدن ذرات به يکديگر شده و مادهای يکپارچه را بهوجود میآورد. سيمان در صنعت ساختمان براي چسباندن مصالح گوناگون به يکديگر به کار مي رود. سيمان از ترکيب مصالح آهکي، رس، سيليس و اکسيدهاي معدني در دماي حدود 1400 درجه سانتي‌گراد ساخته ميشود. پس از حرارت ديدن مواد ياد شده در کورههاي دوار، گلولههايي سياه رنگ پديد ميآيد که کلينکر ناميده ميشود. از آسياب کردن دانههاي کلينکر سرد شده با مقداري سنگ گچ به‌منظور تنظيم گيرش، سيمان پرتلند بهدست میآيد. سيمان به روشهاي تر، نيمه تر، نيمه خشک و خشک توليد میشود. امروزه از روش خشک بهدليل آنکه انرژي کمتري نياز دارد، بيشتر استفاده ميشود.
در زیر تعدادی از سایتهایی که در خصوص سنگ مصنوعی اطلاعاتی را ارائه کرداند ارائه شده است.
http://globmarble.com/
http://www.wikihow.com/Make-Fake-Rocks-with-Concrete
http://www.elkem.com
http://www.4stone.ru
http://kahroba-stone.blogfa.com/
http://cementplast.com/
http://www.homestone.ir/
http://batiss.ir/
http://www.armitadesign.blogfa.com/post-37.aspx
http://www.khatam-stone.com/
http://www.amitis-co.com/index.html
http://www.irancomposite.net/index.php?option=com_content&view=frontpage&Itemid=1
http://globmarble.com/
1. Polyester Resin (Casting)
2. Ground Calcium Carbonate Filler (Marble dust or Limestone in aggregate sizes from 20 to 200 mesh)
3. Peroxide Catalyst (MEKP)
4. Titanium Dioxide Pigment (A whitening agent)
5. Assorted Paint Pigments (Dry or wet)
6. Gel Coat (A type of material used in fiberglass manufacturing)
With Glob Marble Seventy to Eighty percent of the raw materials used are calcium-based filler (Marble powder or ground Limestone). Twenty to thirty percent of the materials are resins, coating, pigments and waxes.
Plaster-decoration stone (Gypsum stone) is another rapidly developing technology of artificial stone production. Plaster is a natural mineral substance that has been used by man for thousands of years. The decoration stone made of plaster is exceptionally light which makes it a perfect material for vertical surfaces. Plaster- decoration stone has good thermal and acoustic insulation characteristics, great aesthetic value and expression, fire resistance and sanitary qualities. High economic values are ensured by low prime costs, energy efficiency and production line compact size.
To produce artificial stone we use:
1. Type III Portland Cement 128kg
2. Lightweight Aggregate or coarse sand 340kg
3. Cement Additives 65gr
4. Iron Oxide Pigment 4kg
The time, money and expertise in properly reinforcing your concrete countertop with steel, wire mesh or rebar is ZERO. The Xtreme Series bag mix design incorporates PVA, Glass AR and Nano fibers that give the fabricator all the reinforcement they need without ever thinking about it. Another feature of the Xtreme Series Pre-Casting mix is that it has NO polymers and NO acrylics in its formula. Why is this important? For most of the country, they deal with temperature swings, humidity and freezing during delivery of the material. All of these factors affect how a typical concrete countertop mix performs. If your shop is 50 degrees or 85 degrees, this can cause the polymers and acrylics to act differently which can cause inconsistencies in color, workability and pinholes for most concrete countertop mixes. The Xtreme Series technology has simplified and provided solutions to these very obstacles that contractors have experienced with their current concrete countertop mix.
http://www.wikihow.com/Make-Fake-Rocks-with-Concrete
Mix in the following ratio:
1. 1 part cement type 1
2. 3 parts sharp sand
3. 1 part silica fume
4. 1/3 part fly ash
5. Glass fibers
6. Liquid polymer
7. Water reducer
8. Wood glue
Add water to a thick paste and mix a very, very long time before using. If your muscles are not burning you have not mixed it enough.
www.elkem.com
OP Cement (EN196, 42.5) 435 kg/m
Fly Ash (BS3892 Pt 1) 145 kg/m
Microsilica (Silica Fume, ASTM C1240) 60 kg/m
10mm Aggregate 900 kg/m
Sand 740 kg/m
Water 150 kg/m
PC admixture 7.5 L
W/B Ratio 0.24
Target Mean Strength (28 days) 120 MPa
Target slump flow 650mm
www.4stone.ru
1. The main aggregates treated from natural rocks. The sand is a fragment of rocks being split under influence of wind.
2. The cement is a former dolomite treated by means of hydration, milling and firing.
3. The coloring agents consist of metal oxides and dioxides.
4. Among the artificial stone components the plasticizers of different features are used. For example, one grade of the plasticizers is able to decrease the rate of concrete water (the less content of water, the more plastic concrete), other ones are able to protect against forming of air cavities and the third ones can decrease the rate of abrasiveness.
5. A number of the plasticizers are of natural origin. For instance, the haydite (it makes the product light in weight) is made of the fired and expanded clay.
6. To improve material strength and moisture resistance properties some manufactures prefer to add in the mixture some amount of fiber.
7. The composition may be mixed with gypsum that is able to makes it cure in a short time. However, this type of stone is good enough only for interior surfacing.
8. Instead of the cement some acrylic and urea resins, organic concrete and other polymers may be used as binding agents.